NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BÀI TẬP BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN HÓA HỮU CƠ LỚP 11

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN HÓA HỮU CƠ

vectorstock.com/10212088

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG BÀI TẬP BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN HÓA HỮU CƠ LỚP 11 WORD VERSION | 2021 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐÀ NẴNG

FF

IC IA L

---------

H

Ơ

N

O

Mai Thị Huyền

N

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG

Y

BÀI TẬP BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN HOÁ HỮU CƠ LỚP 11

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Đà Nẵng, 2018

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐÀ NẴNG

IC IA L

---------

O

FF

Mai Thị Huyền

N

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG

Ơ

BÀI TẬP BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN HOÁ HỮU CƠ LỚP 11

H

Chuyên ngành: Sư phạm Hóa học

Y

N

GVHD: Ngô Minh Đức

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Đà Nẵng, 2018

2

LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin cảm ơn các Thầy Côkhoa Hóa trường Đại học Sư phạm – Đại

IC IA L

học Đà Nẵng đã bổ trợ cho tôi thêm nhiều kiến thức Xin gửi lời cảm ơn đến nhà trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng đã tạo điều kiện cho luận văn được hoàn thành

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Côtổ Phương pháp Khoa Hóa

FF

nói chung và giáo viên hướng dẫn nói riêng đã dành thời gian vô cùng quý báu để động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn

O

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã giúp đỡ nhiệt tình và động viên

Tác giả

Mai Thị Huyền

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

tôi trong suốt thời gian qua.

3

MỤC LỤC Nội dung LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................... 3 MỤC LỤC .......................................................................................................................... 4

IC IA L

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................... 7 MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 8

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ............................... 10

1.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu đề tài............................................................... 10

FF

1.2. Bài tập hóa học (BTHH) ......................................................................................... 11 1.2.1. Khái niệm bài tập hóa học ................................................................................ 11

O

1.2.2. Tác dụng của bài tập hóa học ........................................................................... 11 1.2.3. Phân loại bài tập hóa học .................................................................................. 12

N

1.2.4. Xu hướng xây dựng bài tập hóa học mới ......................................................... 13

Ơ

1.2.5. Những chúýkhi ra bài tập................................................................................ 13

H

1.3. Hì nh thành vàphát triển tư duy cho học sinh khágiỏi ........................................... 14

N

1.4. Khái quát về bồi dưỡng học sinh giỏi trên thế giới vàViệt Nam .......................... 15 1.4.1. Vấn đề bồi dưỡng nhân tríở các nước phát triển ............................................. 15

Y

1.4.2. Quan niệm của thế giới về giáo dục học sinh giỏi ............................................ 15

U

1.4.3. Khái niệm học sinh giỏi .................................................................................... 16

Q

1.4.4. Mục tiêu dạy học sinh giỏi................................................................................ 16

M

1.4.6. Đánh giá học sinh giỏi ...................................................................................... 18 1.4.7. Đánh giá các kì thi HSG gần đây...................................................................... 18

KÈ

1.5. Những năng lực quan trọng của một học sinh giỏi cần được bồi dưỡng và phát triển................................................................................................................................. 19

ẠY

1.5.1. Năng lực tiếp thu kiến thức ............................................................................... 19 1.5.2. Năng lực suy luận logic .................................................................................... 19

D

1.5.3. Năng lực đặc biệt .............................................................................................. 20 1.5.4. Năng lực lao động sáng tạo............................................................................... 20 1.5.5. Năng lực kiểm chứng ........................................................................................ 20 1.5.6. Năng lực thực hành ........................................................................................... 20 1.5.7. Năng lực vận dụng kiến thức giải quyết các vấn đề thực tiễn .......................... 20

4

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG KIẾN THỨC ĐỂ XÂY DỰNG BÀI TẬP BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN HÓA HỮU CƠ 11 ................................................................ 20 2.1. Khung chương trình kiến thức hóa hữu cơ lớp 11 .................................................. 20 2.2. Đề thi Olympic hóa học lớp 11 các năm gần đây ................................................... 21 2.3. Kiến thức cần nắm trong chương trình hóa chuyên sâu lớp 11: ............................. 31

IC IA L

2.3.1. Chuyên đề 1: Cấu hình, cấu dạng của hợp chất hữu cơ .................................... 32 2.3.2. Chuyên đề 2: Đồng phân trong hợp chất hữu cơ .............................................. 34 2.3.3. Chuyên đề 3: Các loại hiệu ứng trong hợp chất hữu cơ ................................... 36

FF

2.3.4. Chuyên đề 4: Phản ứng hữu cơ, sơ lược cơ chế ............................................... 38

2.3.5. Chuyên đề 5: Hiđrocacbon ............................................................................... 46

O

2.3.6. Chuyên đề 6: Ancol, phenol, ete ....................................................................... 50 2.3.7. Chuyên đề 7: Anđehit, xeton ............................................................................ 53

N

2.3.8 Chuyên đề 8: Axit cacboxylic, este ................................................................... 55

H

Ơ

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG BÀI TẬP BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN HOÁ HỮU CƠ LỚP 11. ............................................................................................................ 56 3.1.Một số nguyên tắc xây dựng bài tập ........................................................................ 56

N

3.2. Một số bài tập bồi dưỡng ........................................................................................ 57

Y

3.2.1. Chuyên đề 1: Cấu hình, cấu dạng của hợp chất hữu cơ .................................... 57

U

3.2.2. Chuyên đề 2: Đồng phân trong hợp chất hữu cơ .............................................. 58

Q

3.2.3. Chuyên đề 3: Các loại hiệu ứng trong hợp chất hữu cơ ................................... 59 3.2.4. Chuyên đề 4: Phản ứng hữu cơ, sơ lược cơ chế ............................................... 61

M

3.2.5. Chuyên đề 5: Hiđrocacbon ............................................................................... 63

KÈ

3.2.6. Chuyên đề 6: Ancol, phenol, ete ....................................................................... 70 3.2.7. Chuyên đề 7: Anđehit, xeton ............................................................................ 72 3.2.8. Chuyên đề 8: Axit cacboxylic, este .................................................................. 74

ẠY

3.3. Một số dạng bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi .......................................................... 75

D

3.3.1. Bài tập rèn luyện năng lực nhận thức ............................................................... 75 3.3.2. Bài tập rèn luyện năng lực tư duy, trí thông minh ............................................ 77 3.3.3. Bài tập rèn luyện năng lực quan sát, thực hành, vận dụng kiến thức ............... 79 3.3.4. Bài tập rèn luyện năng lực vận dụng kiến thức giải quyết các vấn đề thực tiễn ..................................................................................................................................... 79

3.4. Bài tập tổng hợp ...................................................................................................... 81 5

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ............................................................................................. 93

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 94

6

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT :

hóa học

BTHH

:

bài tập hóa học

CT

:

công thức

CTPT

:

công thức phân tử

CTCT

:

công thức cấu tạo

GV

:

giáo viên

HS

:

học sinh

HSG

:

học sinh giỏi

PT

:

phương trình

PTHH

:

phương trình hóa học

PTPƯ

:

phương trình phản ứng

PƯ

:

phản ứng

THPT

:

trung học phổ thông

SGK

:

sách giáo khoa

BT

:

bài tập

:

phương pháp

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

HH

:

PƯHH

:

phản ứng hóa học

HCHC

:

hợp chất hữu cơ

ĐP

:

đồng phân

ĐPHH

:

đồng phân hì nh học

ĐPCT

:

đồng phân cấu tạo

ĐPLT

:

đồng phân lập thể

HƯ

:

hiệu ứng

HƯCƯ

:

hiệu ứng cảm ứng

HƯLH

:

hiệu ứng liên hợp

KNPƯ

:

khản năng phản ứng

TĐPƯ

:

tốc độ phản ứng

D

ẠY

KÈ

M

U

TNHH

Q

Y

PP

thínghiệm hóa học

7

MỞ ĐẦU 1. Lído chọn đề tài “Hiền tài lànguyên khícủa quốc gia”, câu nói như khẳng định rằng: Căn nguyên cho sự lớn mạnh của một quốc gia nằm ở những người tài giỏi, nhân cách cao đẹp, chúng

IC IA L

ta phải tìm ra họ vàtrân trọng họ. Mànhững người vừa cótài vừa có đức trong xãhội đó chính là “Hiền tài”. Trải qua bao ngàn năm xây nước vàdựng nước, tì m, trân trọng vàbồi dưỡng “Hiền tài” là nhiệm vụ hàng đầu của nước ta, đến mãi ngày nay đó cũng chính là nhiệm vụ của ngành giáo dục. Đảng và Nhà nước ta khẳng định nhiệm vụ của ngành giáo

FF

dục là nâng cao dân trí, phổ cập giáo dục phổ thông cho toàn dân, song song nhiệm vụ đó

thì cần phải bồi dưỡng nhân tài, phát hiện các học sinh (HS) có năng khiếu ở trường phổ

O

thông và có kế hoạch đào tạo riêng để họ thành những cán bộ khoa học kĩ thuật nòng cốt.

Không chỉ riêng nước ta, có thể nói, hầu hết các nước đều coi trọng vấn đề đào tạo và bồi

N

dưỡng nhân tài trong chiến lược phát triển chương trình giáo dục phổ thông.

Ơ

Yêu cầu đó đã đặt ra cho ngành giáo dục ngoài nhiệm vụ đào tạo toàn diện còn có

H

chức năng phát hiện, bồi dưỡng học sinh giỏi (HSG), đào tạo họ trở thành những nhà

N

khoa học mũi nhọn trong từng lĩnh vực. Lĩnh vực hóa học (HH), trong tương lai không xa nền công nghiệp hóa chất, dầu khí của nước ta phát triển vượt bậc, nhanh chóng, nhu

Y

cầu về đội ngũ cán bộ, kĩ sư có trình độ kĩ thuật cao trong các lĩnh vực của công nghệ HH

U

không thể thiếu. Để đáp ứng nhu cầu trên cần đẩy mạnh hơn nữa việc phát hiện và bồi

Q

dưỡng HSG về HH ở trường phổ thông.

M

Tuy nhiên trong thực tế, việc này còn có quá nhiều khó khăn:

KÈ

Mỗi một ngày khối lượng thông tin và tri thức càng tăng nhanh nhưng thời gian dành cho giáo dục lại hạn chế Đội ngũ giáo viên (GV) bồi dưỡng HSG còn quá ít, chưa đảm bảo đáp ứng nhu

ẠY

cầu phát triển hiện nay. Trường trung học phổ thông (THPT) chuyên đã thành lập và phát

D

triển gần nửa thế kỉ nhưng có rất ít trường đào tạo, bồi dưỡng GV dạy chuyên.

Kèm theo đó là trang thiết bị, các loại máy móc còn thiếu nhiều, đặc biệt là ngành HH Các nội dung học tập chưa thật sự phù hợp với thực trạng phát triển, các hệ thống

phát triển kiến thức, hệ thống bài tập do các GV tự biên soạn nên không có sự thống nhất, đồng bộ nên dẫn đến chưa đạt chất lượng kết quả cao. Mà bài tập cũng được xếp vào phương pháp dạy học, là một phương pháp dạy học hiệu nghiệm trong việc phát huy tí ch 8

cực, chủ động, sáng tạo của học sinh; bồi dưỡng phương pháp tự học, phát triển năng lực nhận thức, năng lực tư duy cho học sinh nhất là HSG. Từ đó mới kích thích niềm say mê học tập bộ môn HH của các em và đồng thời khuyến khích các em phát huy năng lực tự học, tự nghiên cứu, tìm tòi, khám phá, vận dụng để khắc sâu kiến thức. Đặc biệt đối với

IC IA L

bộ môn HH, chuyên đề Hữu cơ có nhiều hạn chế nhất, nói rõ hơn là phần Hữu cơ lớp 11.

Với mong muốn phát triển ngành HH thành ngành mũi nhọn nói chung và thống nhất một hế thống bài tập đồng bộ, xây dựng một hệ thống bài tập đa dạng, phong phú cho

GV cũng như HS tham khảo, chúng tôi đã chọn đề tài: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG

FF

BÀI TẬP BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN HOÁ HỮU CƠ LỚP 11.

2. Mục đích nghiên cứu

O

- Xây dựng bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi phần hoáhữu cơ lớp 11.

3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu

N

3.1. Khách thể nghiên cứu: Quátrình dạy học hóa học trong trường THPT

Ơ

3.2. Đối tượng nghiên cứu: Việc xây dựng bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi phần hoáhữu

H

cơ lớp 11.

N

4. Phạm vi nghiên cứu

- Phần Hóa học hữu cơ lớp 11 trường THPT, cụ thể là phần hidrocacbon và dẫn xuất

Y

hidrocacbon chương trình Nâng cao

U

5. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

Q

- Xây dựng cơ sở líluận của đề tài

M

- Tìm hiểu thực trạng làm bài tập hóa học hữu cơ cho HSG lớp 11

KÈ

- Tìm hiểu nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập hữu cơ cho HSG lớp 11 - Xây dựng hệ thống bài tập hữu cơ cho HSG lớp 11 6. Phương pháp tiến hành nghiên cứu

ẠY

- Đọc vànghiên cứu các tài liệu cóliên quan tới đề tài

D

- Nghiên cứu, giải và đánh giáphần hữu cơ 11 trong đề thi Olympic thời gian gần đây - Phân tí ch, tổng hợp, hệ thống hóa, khái quát hóa - Tìm hiểu thực trạng bằng phiếu câu hỏi với học sinh và điều tra thăm dò ý kiến của một số giáo viên - Thực nghiệm sư phạm - Xử lísố liệu bằng thống kêtoán học 9

7. Dự kiến đóng góp mới của đề tài - Xây dựng hệ thống bài tập hữu cơ lớp 11và đề xuất biện pháp sử dụng hệ thống bài tập phùhợp 8. Cấu trúc của luận văn CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍLUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

IC IA L

- Ngoài phần mở đầu, kết luận vàphụ lục, luận văn được chia làm 3 chương: CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG KIẾN THỨC ĐỂ XÂY DỰNG BÀI TẬP BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN HÓA HỮU CƠ 11

FF

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG BÀI TẬP BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN HOÁ HỮU CƠ LỚP 11

O

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍLUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Tổng quan về tình hì nh nghiên cứu đề tài

Ơ

cứu gần đây có liên quan đến đề tài như:

N

Vấn đề về bài tập Hóa học đã có nhiều công trì nh nghiên cứu. Một vài công trì nh nghiên

H

- Lại Tố Trân (2009), Xây dựng hệ thống bài tập phát triển tư duy cho học sinh

N

phần hóa hữu cơ lớp 11 chương trình nâng cao, Luận văn thạc sĩ, Đại học Sư phạm thành phố Hồ ChíMinh. Trong luận văn tác giả đưa ra 9 phương pháp giải bài tập hóa học hữu

Y

cơ thường gặp đồng thời xây dựng một hệ thống bài tập theo các mức độ nhận thức nhằm

U

phát triển tư duy cho học sinh.

Q

- Trương Thị Lâm Thảo (2010), Xây dựng hệ thống bài tập hóa học nhằm nâng

M

cao hiệu quả dạy học phần hiđrocacbon lớp 11 THPT, Luận văn thạc sĩ, Đại học Sư phạm

KÈ

thành phố Hồ ChíMinh. Trong luận văn tác giả đề xuất 6 nguyên tắc và quy trình 7 bước xây dựng hệ thống bài tập hóa học hữu cơ nhằm nâng cao hiệu quả dạy học, xây dựng 235 bài tập trong đó có 80 bài tự luận và155 bài trắc nghiệm. Đồng thời đề xuất 6

ẠY

phương pháp sử dụng bài tập hóa học nhằm nâng cao hiệu quả dạy vàhọc.

D

- Đặng Thị Thanh Bì nh (2006), Tuyển chọn vàxây dựng hệ thống bài tập hóa học

bồi dưỡng học sinh khágiỏi lớp 11 THPT (ban nâng cao), Luận văn thạc sĩ, Đại học Sư phạm HàNội. Đây là công trình nghiên cứu gần với đề tài của chúng tôi. Trong luận văn tác giả nghiên cứu cơ sở líluận của đề tài về xu hướng dạy học hóa học; bài tập hóa học, xu hướng phát triển vàsử dụng bài tập trong dạy học theo hướng tí ch cực, tư duy hóa học vàviệc bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học. Xây dựng một hệ thống líthuyết cơ bản, 10

chuyên sâu đáp ứng yêu cầu mở rộng kiến thức, bồi dưỡng học sinh giỏi tham dự kìthi học sinh giỏi cấp tỉnh, thành. Xây dựng một hệ thống bài tập hóa học gồm 155 bài trắc nghiệm và165 bài tự luận cho 7 chương trong chương trình lớp 10, trong đó có một số bài tập cónội dung chuyên sâu ngoài SGK dùng trong bồi dưỡng học sinh giỏi để tham

IC IA L

gia các kìthi học sinh giỏi cấp tỉnh, thành. Đây là điểm quan trọng của luận văn với đề tài chúng tôi nghiên cứu. Hệ thống bài tập dùng để bồi dưỡng cho HSG màchúng tôi xây dựng để phát triển vàcủng cố kiến thức các em tham dự những cuộc thi lớn có thể đến Olympic quốc gia.

FF

Nhận xét chung: Các công trì nh nghiên cứu nêu trên đều:

- Chưa xây dựng hệ thống bài tập hóa học hữu cơ lớp 11 chương trình nâng cao có

O

phần dành riêng để bồi dưỡng HSG

- Chưa đưa ra hướng sử dụng bài tập trong dạy học bồi dưỡng HSG. Đây là những

Ơ

N

vấn đề chúng tôi sẽ nghiên cứu trong luận văn này 1.2. Bài tập hóa học (BTHH)

H

1.2.1. Khái niệm bài tập hóa học

N

- Theo Từ điển Tiếng Việt, bài tập là bài ra cho học sinh làm để tập vận dụng những điều đã học. Như vậy bài tập hóa học là những bài tập liên quan đến hóa học,

U

Y

trong đó đưa ra những vấn đề đòi hỏi học sinh phải vận dụng kiến thức vốn có để giải

Q

quyết.

1.2.2. Tác dụng của bài tập hóa học

M

- Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh.

KÈ

- Giúp học sinh hiểu rõvàkhắc sâu kiến thức.

- Hệ thống hóa các kiến thức đã học: một số đáng kể bài tập đòi hỏi học sinh phải

vận dụng tổng hợp kiến thức của nhiều nội dung trong bài, trong chương. Dạng bài tổng

ẠY

hợp học sinh phải huy động vốn hiểu biết trong nhiều chương, nhiều bộ môn

D

- Cung cấp thêm kiến thức mới, mở rộng hiểu biết của học sinh về các vấn đề thực

tiễn đời sống vàsản xuất hóa học.

- Rèn luyện một số kỹ năng, kỹ xảo: + Sử dụng ngôn ngữ hóa học + Lập công thức, cân bằng phương trình phản ứng + Tí nh theo công thức và phương trình 11

+ Các tính toán đại số: qui tắc tam suất, giải phương trình và hệ phương trình... + Kỹ năng giải từng loại bài tập khác nhau.

- Phát triển tư duy: học sinh được rèn luyện các thao tác tư duy như: phân tích, tổng hợp, so sánh, qui nạp, diễn dịch... tự kiểm tra biết được những lỗ hỏng kiến thức để kịp thời bổ sung.

IC IA L

- Giúp giáo viên đánh giá được kiến thức vàkỹ năng của học sinh. Học sinh cũng

- Rèn cho học sinh tính kiên trì , chịu khó, cẩn thận, chí nh xác khoa học…Làm cho các em yêu thích bộ môn, say mêkhoa học (những bài tập gây hứng thúnhận thức)

FF

1.2.3. Phân loại bài tập hóa học

Hiện nay cónhiều cách phân loại bài tập khác nhau vìvậy cần cócách nhìn tổng

O

quát về các dạng bài tập dựa vào việc nắm chắc các cơ sở phân loại.

1. Dựa vào nội dung toán học của bài tập:

N

- Bài tập định tính (không cótính toán)

Ơ

- Bài tập định lượng (cótính toán).

H

2. Dựa vào hoạt động của học sinh khi giải bài tập:

N

- Bài tập lýthuyết (không cótiến hành thínghiệm)

Y

- Bài tập thực nghiệm (cótiến hành thínghiệm).

- Bài tập hóa đại cương

Q

- Bài tập hóa vô cơ

U

3. Dựa vào nội dung hóa học của bài tập:

M

- Bài tập hóa hữu cơ

KÈ

4. Dựa vào nhiệm vụ đặt ra vàyêu cầu của bài tập: - Bài tập cân bằng PTPƯ - Bài tập viết chuỗi phản ứng

ẠY

- Bài tập điều chế

D

- Bài tập nhận biết - Bài tập tách chất - Bài tập xác định phần trăm hỗn hợp - Bài tập lập CTPT - Bài tập tìm nguyên tố chưa biết…

5. Dựa vào khối lượng kiến thức, mức độ đơn giản hay phức tạp của bài tập: 12

- Bài tập dạng cơ bản - Bài tập tống hợp.

6. Dựa vào cách thức tiến hành kiểm tra: - Bài tập trắc nghiệm

IC IA L

- Bài tập tự luận.

7. Dựa vào phương pháp giải bài tập: - Bài tập tính theo công thức và phương trình - Bài tập biện luận

FF

- Bài tập dùng các giátrị trung bình…

8. Dựa vào mục đích sử dụng:

O

- Bài tập dùng kiểm tra đầu giờ

N

- Bài tập dùng củng cố kiến thức - Bài tập dùng ôn luyện, tồng kết

H

- Bài tập dùng phụ đạo học sinh yếu…

Ơ

- Bài tập dùng bồi dưỡng học sinh giỏi

N

1.2.4. Xu hướng xây dựng bài tập hóa học mới

- Loại bỏ những bài tập có nội dung hóa học nghèo nàn nhưng lại cần đến những thuật

Y

toán phức tạp để giải (hệ nhiều ẩn, nhiều phương trình, bất phương trình, cấp số cộng,

Q

U

cấp số nhân, …).

- Loại bỏ những BT cónội dung rắc rối, phức tạp, xa rời hoặc phi thực tiễn HH.

M

- Tăng cường sử dụng BT thực nghiệm.

KÈ

- Tăng cường sử dụng BT trắc nghiệm khách quan.

- Xây dựng BT mới về bảo vệ môi trường vàphòng chống ma túy.

- Xây dựng BT mới để rèn luyện cho HS năng lực phát triển vàgiải quyết vấn đề.

ẠY

- Đa dạng hóa các loại hình BT: bài tập bằng hì nh vẽ, BT vẽ đồ thị, sơ đồ, BT dùng bảng

D

số liệu, BT lắp dụng cụ thínghiệm, …

- Xây dựng những BT cónội dung HH phong phú, sâu sắc, phần tính toán đơn giản, nhẹ nhàng.

- Xây dựng và tăng cường sử dụng BT thực nghiệm định lượng.

1.2.5. Những chú ýkhi ra bài tập - Nội dung kiến thức phải nằm trong chương trình.

13

- Các kết quả phải phùhợp với thực tế.

- Phải vừa sức với trình độ HS. - Phải chú ý đến yêu cầu cần đạt được (thi tốt nghiệp hay đại học…).

- Phải đủ các dạng: dễ, trung bình, khó…

IC IA L

- Phải rõràng chính xác.

- Xác định rõmục đích của từng bài tập. Mục đích của tiết bài tập. Cần đặt câu hỏi: Cần ôn tập kiến thức gì? Kiến thức cơ bản nào cần củng cố? Những lỗ hổng kiến thức nào của học sinh cần bổ sung? Cần hình thành cho học sinh những phương pháp giải nào?

FF

1.3. Hì nh thành vàphát triển tư duy cho học sinh khágiỏi

Việc phát triển tư duy cho học sinh trước hết làgiúp học sinh nắm vững kiến thức hóa

O

học, biết vận dụng kiến thức vào việc giải bài tập vàthực hành. Qua đó kiến thức học sinh thu nhận được trở nên vững chắc vàsinh động hơn. Học sinh chỉ thực sự lĩnh hội

Ơ

N

được tri thức khi tư duy của họ được phát triển vànhờ sự hướng dẫn của giáo viên mà học sinh biết phân tích, khái quát tài liệu cónội dung, sự kiện cụ thể vàrút ra những kết

H

luận cần thiết.

N

Tư duy càng phát triển thìcàng có khả năng lĩnh hội được tri thức ngày càng nhanh và sâu sắc, khả năng vận dụng tri thức nhanh, hiệu quả hơn. Như vậy sự phát triển tư duy

Y

học sinh diễn ra trong quátrình tiếp thu vàvận dụng tri thức, khi tư duy phát triển sẽ tạo

U

ra một kĩ năng và thói quen làm việc có suy nghĩ, có phương pháp, chuẩn bị tiềm lực lâu

Q

dài cho học sinh trong hoạt động sáng tạo sau này.

M

Dấu hiệu đánh giá tư duy phát triển:

KÈ

- Cókhả năng chuyển các tri thức và kĩ năng sang tình huống mới.

- Trong quátrình học tập, học sinh đều phải giải quyết những vấn đề đòi hỏi liên tưởng đến những kiến thức đã liên hệ trước đó. Nếu học sinh độc lập chuyển tải tri thức vào

ẠY

tì nh huống mới thìchứng tỏ đã có biểu hiện tư duy phát triển.

D

- Tái hiện nhanh chóng kiến thức, các mối quan hệ cần thiết để giải quyết bài toán nào đó.

Thiết lập nhanh chóng các mối quan hệ bản chất của các sự vật hiện tượng.

- Có khả năng phát hiện cái chung của các hiện tượng khác nhau, sự khác nhau của các hiện tượng tương tự.

- Có năng lực áp dụng kiến thức vào thực tế. Đây là kết quả phát triển tổng hợp của sự phát triển tư duy. Để có thể giải quyết tốt bài toán thực tế, đòi hỏi học sinh phải có sự 14

định hướng tốt, biết phân tích, suy đoán và vận dụng các thao tác tư duy để tìm cách áp dụng thí ch hợp, cuối cùng làtổ chức thực hiện cóhiệu quả.

1.4. Khái quát về bồi dưỡng học sinh giỏi trên thế giới vàViệt Nam 1.4.1. Vấn đề bồi dưỡng nhân tríở các nước phát triển

IC IA L

Vai trò của các nhân tài đối với sự phát triển của quốc gia đã được xác định ở nhiều nước trên thế giới. Với nước ta, năm 1484, Thân Nhân Trung đã khắc vào bia đá

đặt tại Văn Miếu Quốc Tử Giám dòng chữ: “Hiền tài lànguyên khícủa quốc gia, nguyên

khíthịnh thì nước mạnh, rồi lên cao; nguyên khí suy thì nước yếu, rồi xuống thấp.” Chân

FF

lý này đã được nhiều nước khẳng định vàchú trong trong chiến lược phát triển của đất

nước mì nh. Ngày nay, khi thế giới bước sang giai đoạn toàn cầu hóa thìvai trò của cá

O

nhân, những nhân tài của đất nước càng trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Vìvậy không có đất nước nào lại không chăm lo đến việc phát hiện, bồi dưỡng vàsử dụng nhân

N

tài. Tuy nhiên, mỗi đất nước, mỗi giai đoạn lại có những quan niệm vàcách thức phát

Ơ

hiện, bồi dưỡng nhân tài khác nhau. Chúng ta cùng xem xét quan niệm của thế giới về

H

vấn đề giáo dục HSG.

N

1.4.2. Quan niệm của thế giới về giáo dục học sinh giỏi Việc phát hiện vàbồi dưỡng HSG đã được chúýtừ rất lâu. Ở Trung Quốc, từ đời

Y

nhà Đường (năm 618 trước công nguyên) những trẻ em có tài được mời về hoàng cung

U

nh thức đặc biệt. Ở Châu Âu trong suốt thời Phục để học tập vàgiáo dục bằng những hì

Q

Hưng, những người có tài năng về nghệ thuật, kiến trúc và văn học, đều được nhà nước

M

vàcác tổ chức, cánhân bảo trợ, giúp đỡ.

KÈ

Nước Mỹ mãi đến thế kỉ XIX mới chú ý đến vấn đề giáo dục HSG vàtài năng. Đến năm 1920 có tới hai phần ba các thành phố lớn của Hoa Kỳ đã thực hiện chương trì nh giáo dục HSG. Trong suốt thế kỉ XX, HSG đã trở thành một vấn đề của nước Mỹ.

ẠY

Hàng loạt các tổ chức vàcác trung tâm nghiên cứu, bồi dưỡng HSG ra đời.

D

Giáo dục phổ thông Hàn Quốc cómột chương trình đặc biệt dành cho HSG nhằm

giúp chính quyền phát hiện HS tài năng từ rất sớm. Năm 1994 đã có khoảng 57/174 cơ sở

giáo dục ở Hàn Quốc tổ chức chương trình đặc biệt dành cho HSG. Từ năm 1985, Trung Quốc thừa nhận phải cómột chương trình giáo dục đặc biệt dành cho hai loại đối tượng HS yếu kém và HSG, trong đó cho phép các HSG có thể học vượt lớp. Một trong mười

15

lăm mục tiêu ưu tiên của Viện quốc gia nghiên cứu giáo dục và đào tạo Ấn Độ làphát hiện vàbồi dưỡng HS tài năng.

Như vậy hầu như các nước đều coi trọng vấn đề đào tạo vàbồi dưỡng HSG trong chiến lược phát triển chương trình giáo dục phổ thông.

IC IA L

1.4.3. Khái niệm học sinh giỏi Nhìn chung các nước đều dùng hai thuật ngữ chí nh làGift (giỏi, có năng khiếu) và Talent (tài năng) để chỉ HSG. Luật bang Georgia (Hoa Kỳ) định nghĩa HSG: “HSG là HS chứng minh được trítuệ ở trình độ cao, cókhả năng sáng tạo, thể hiện một động cơ học

FF

tập mãnh liệt, đạt xuất sắc trong lĩnh vực lýthuyết, khoa học, người cần một sự giáo dục

đặc biệt vàsự phục vụ đặc biệt để đạt được trình độ tương ứng với năng lực của người

O

đó.” (Georgia Law).

Theo Clak.2002, ở Mỹ người ta định nghĩa: “HSG là những HS, những người trẻ

N

tuổi, códấu hiệu về khả năng hoàn thành xuất sắc công việc trong các lĩnh vực như trí tuệ,

Ơ

sự sáng tạo, nghệ thuật, khả năng lãnh đạo hoặc trong lĩnh vực lý thuyết chuyên biệt.

H

Những người này đòi hỏi sự phục vụ vìcác hoạt động không theo trường lớp thông

N

thường nhằm phát triển hết năng lực của họ.” Bách khoa toàn thư Encarta Encyclopedia cũng khẳng định: “Giáo dục HSG làmột lĩnh vực đặc biệt liên quan đến việc giảng dạy

Y

cho những HS cókhả năng khác thường”.

U

Cơ quan giáo dục Hoa Kỳ miêu tả khái niệm “HSG" như sau: “Đó là những HS có

Q

khả năng thể hiện xuất sắc hoặc năng lực nổi trội trong các lĩnh vực trítuệ, sự sáng tạo,

M

khả năng lãnh đạo, nghệ thuật hoặc các lĩnh vực lýthuyết chuyên biệt. Những HS này thể

KÈ

hiện tài năng đặc biệt của mình ở tất cả các bình diện xãhội, văn hóa và kinh tế”. Nhiều nước quan niệm: HSG lànhững đứa trẻ có năng lực trong các lĩnh vực trítuệ, sáng tạo, nghệ thuật và năng lực lãnh đạo hoặc lĩnh vực lýthuyết.

ẠY

Như vậy HSG cần cósự phục vụ vàhoạt động học tập trong những điều kiện đặc biệt để

D

phát triển các năng lực sáng tạo của họ.

1.4.4. Mục tiêu dạy học sinh giỏi Mục tiêu chí nh của chương trình dành cho HSG và HS tài năng ở các nước đều hướng đến một số điểm chính sau: Phát triển PP suy nghĩ ở trình độ cao phùhợp với khả năng trí tuệ của trẻ. Bồi dưỡng sự

lao động, làm việc sáng tạo.

16

Phát triển các kĩ năng, PP và thái độ tự học suốt đời.

Nâng cao ýthức vàkhát vọng của trẻ về sự tự chịu trách nhiệm.

Khuyến khích sự phát triển về lương tâm và ý thức trách nhiệm trong đóng góp cho xã hội.

IC IA L

Chương trình dành cho HSG của Hàn Quốc thìnêu mục tiêu: - Khuyến khích HS suy nghĩ sáng tạo.

- Thúc đẩy động cơ học tập.

Bảo đảm cho khả năng của HS được phát triển trong tương lai thành những người đứng

FF

đầu trong các lĩnh vực khoa học chuyên ngành. Với các mục tiêu này các nước đều tập trung phát hiện vàbồi dưỡng HSG trên các lĩnh vực trítuệ, sự sáng tạo, nghệ thuật, khả

O

năng lãnh đạo, lĩnh vực lý thuyết. Cũng có nước chú ý khảo sát phát hiện vàbồi dưỡng

N

HSG ở các lĩnh vực năng lực trítuệ chung, nhận thức, lýthuyết, sáng tạo, lãnh đạo, nghệ thuật nghe nhìn, trình diễn.

Ơ

1.4.5. Phương pháp và các hình thức giáo dục học sinh giỏi

H

Nhiều tài liệu khẳng định: HSG có thể học bằng nhiều cách khác nhau và tốc độ đáp ứng được tài năng của họ.

N

nhanh hơn so với các bạn cùng lớp vì thế cần có một chương trình HSG để phát triển và

Y

Nhiều nước thường vận dụng một chương trình đặc biệt với cách dạy đặc biệt cho

U

phép HS học dồn, học tắt, tích hợp nội dung các môn học hoặc ghép chương trình môn

M

thường.

Q

học của hai, ba năm để HS có thể đẩy nhanh, tốt nghiệp phổ thông sớm hơn các HS bình

KÈ

Đã có một số hình thức giáo dục HSG được đề xuất và tiến hành như sau: + Tổ chức lớp chuyên biệt: HSG được rèn luyện trong một lớp hoặc một trường

học riêng thường gọi là lớp chuyên, lớp năng khiếu. Các lớp chuyên hoặc trường chuyên

ẠY

(độc lập) có nhiệm vụ hàng đầu là đáp ứng các đòi hỏi cho những HSG về lý thuyết.

D

+ Tăng gia tốc: Những HS xuất sắc xếp vào một lớp có trình độ cao với nhiều tài

liệu tương ứng với khả năng của mỗi HS. Một số trường đề nghị hoàn thành chương trình nhanh hơn để HS có thể học bậc học trên sớm hơn. + Học tách rời: Một phần thời gian theo lớp HSG, phần còn lại học lớp thường. + Làm giàu trí thức: Toàn bộ thời gian HS học theo lớp bình thường nhưng nhận tài liệu mở rộng để thử sức, tự học ở nhà.

17

+ Dạy ở nhà: Một nửa thời gian học tại nhà, học lớp, học nhóm, học có cố vấn hoặc một thầy, một trò và không cần dạy. + Trường mùa hè bao gồm nhiều kế hoạch học được tổ chức trong hè. + Sở thích riêng: Một số môn thể thao như cờ vua được tổ chức dành cho HSG thử

IC IA L

trítuệ sau giờ học.

Như vậy ở các nước khác nhau đã có nhiều PP và hình thức giáo dục HSG, các hình thức này rất đa dạng và đều hướng đến tạo điều kiện học tập cho HSG phát triển hết

năng lực của mình. HSG cần có hình thức học tập khác với HS bình thường để phát huy

FF

được tiềm năng của đối tượng này.

1.4.6. Đánh giá học sinh giỏi

O

Việc bồi dưỡng HSG và đánh giá tuyển chọn của các nước khác nhau cũng có những điểm khác nhau. Các nước Singapore, Hàn Quốc, Hoa Kỳ, Anh, Australia đã chú

N

ý bồi dưỡng HSG từ cấp tiểu học đến THPT về một số lĩnh vực; đối với Tây Ban Nha,

Ơ

Đức, Pháp thì bồi dưỡng HSG từ bậc THPT với hình thức tổ chức các trường chuyên; ở

H

Nhật Bản và một số bang của Hoa Kỳ không tổ chức trường chuyên mà sử dụng các hình

N

thức bồi dưỡng khác. Vì vậy vấn đề giáo dục HSG đã trở thành vấn đề thời sự gây nhiều

Y

tranh luận giữa các nhà giáo dục ở các nước.

1.4.7. Đánh giá các kì thi HSG gần đây

U

Kì thi học sinh giỏi quốc gia

Q

Về thời gian, môn thi, kết quả các năm gần đây

M

Kì thi HSG quốc gia THPT hàng năm thường diễn ra vào tháng 1 hoặc tháng 2.

KÈ

Các thí sinh dự thi ở 11 hoặc 12 môn thi gồm Ngữ văn, Toán học, Vật lí, Hóa học, Sinh học, Lịch sử, Địa lí, Tin học và các môn ngoại ngữ.

Kì thi HSG quốc gia THPT năm 2007 diễn ra ngày 8 tháng 2. Các thí sinh dự thi ở

ẠY

11 môn: Ngữ văn, Toán học, Vật lí, Hóa học, Sinh học, Lịch sử, Địa lí, Tin học, tiếng

D

Anh, tiếng Pháp, tiếng Nga. Cả nước có tổng số 3.744 HS tham dự, trong đó có 1.635 HS đoạt giải. Nam Định là địa phương đứng đầu với 56 HS đoạt giải.

Kì thi HSG quốc gia THPT năm 2008 diễn ra ngày 29 tháng 1. Các thí sinh dự thi ở 11 môn như năm 2007. Cả nước có tổng số 3.645 HS tham dự, trong đó có 1.568 HS đoạt giải. Nam Định là đơn vị đứng đầu với 60/66 HS đoạt giải, đạt tỉ lệ 90%. Tiếp theo là Hải Phòng, Thanh Hóa, Hải Dương, Hà Nội, Vĩnh Phúc.

18

Kì thi HSG quốc gia THPT năm 2009 diễn ra ngày 25 tháng 2. So với năm 2008, năm nay các thí sinh dự thi ở 12 môn, môn tiếng Trung là môn lần đầu tiên có HS dự thi với 36 HS, ít nhất trong các môn thi. Cả nước có tổng số 3.883 HS tham dự, trong đó có 1.898 HS đoạt giải. Đây là lần thứ ba liên tiếp, Nam Định có tỉ lệ thí sinh đạt giải nhiều

IC IA L

nhất với tỉ lệ 96,34%.

Các kì thi được tổ chức theo 9 cụm, tại các trường đại học trên địa bàn Thái

Nguyên, Sơn La, Hà Nội, Vinh, Đà Nẵng, Đà Lạt, Tp.Hồ Chí Minh, Cần Thơ. Bộ Giáo dục và Đào tạo ra quyết định thành lập các hội đồng coi thi và điều động giám thị từ nơi

FF

khác đến.

Đề thi thường có từ 5 đến 7 câu. Thời gian làm bài một môn theo hình thức tự

O

luận là 180 phút; theo hình thức trắc nghiệm là 90 phút; còn đối với môn vừa kết hợp cả tự luận và trắc nghiệm thì 90 phút tự luận và 45 phút trắc nghiệm. Thang điểm dành cho

N

mỗi môn là 20 điểm.

Ơ

Thí sinh được quyền viết đơn xin phúc khảo bài thi khi có một trong hai điều kiện

H

sau: có điểm bài thi thấp hơn điểm thi chọn vào đội tuyển của đơn vị đó từ 5 điểm trở lên

N

theo thang điểm 20 hoặc có điểm bài thi quy về thang điểm 10 thấp hơn điểm trung bình

Y

môn của học kì liền kề với kì thi từ 2 điểm trở lên.

1.5. Những năng lực quan trọng của một học sinh giỏi cần được bồi dưỡng và phát

U

triển

Q

1.5.1. Năng lực tiếp thu kiến thức

M

Khả năng nhận thức vấn đề nhanh, rõ ràng và nhanh chóng vận dụng vào tình

KÈ

huống tương tự (tích hợp kiến thức).

Luôn hào hứng trong các tiết học, nhất là bài học mới.

Có ý thức tự bổ sung, hoàn thiện những tri thức đã thu được ngay từ dạng sơ khởi.

ẠY

1.5.2. Năng lực suy luận logic

D

Biết phân tích các sự vật và hiện tượng qua các dấu hiệu đặc trưng của chúng.

Biết thay đổi góc nhìn khi xem xét một sự vật, hiện tượng.

Biết cách tìm con đường ngắn để sớm đi đến kết luận cần thiết.

Biết xét đủ các điều kiện cần thiết để đạt được kết luận mong muốn.

Biết xây dựng các phần ví dụ để loại bỏ một số miền tìm kiếm vô ích.

Biết quay lại điểm vừa xuất phát để tìm đường đi mới.

19

1.5.3. Năng lực đặc biệt Biết diễn đạt chính xác điều mình muốn.

Sử dụng thành thạo hệ thống kí hiệu, các qui ước để diễn tả vấn đề.

Biết phân biệt thành thạo các kĩ năng đọc, viết và nói.

IC IA L

Biết thu gọn và trật tự hóa các vấn đề để dùng khái niệm trước mô tả cho các khái niệm sau.

1.5.4. Năng lực lao động sáng tạo

Biết tổng hợp các yếu tố, các thao tác để thiết kế một dãy hoạt động, nhằm đạt đến

FF

kết quả mong muốn.

1.5.5. Năng lực kiểm chứng

O

Biết suy xét đúng, sai từ một loạt sự kiện.

Biết tạo ra các tương tự hay tương phản để khẳng định hoặc bác bỏ một đặc trưng

N

nào đó trong sản phẩm do mình làm ra.

Ơ

Biết chỉ ra một cách chắc chắn các dữ liệu cần phải kiểm nghiệm sau khi thực hiện

H

một số lần kiểm nghiệm.

N

1.5.6. Năng lực thực hành

Biết thực hiện dứt khoát một số thao tác thí nghiệm.

Y

Biết kiên nhẫn và kiên trì trong quá trình làm sáng tỏ một số vấn đề lý thuyết qua

U

thực nghiệm hoặc đi đến một số vấn đề lý thuyết mới dựa vào thực nghiệm. HH là bộ

Q

môn khoa học thực nghiệm nên đòi hỏi HS phải có năng lực thực nghiệm, tiến hành các

M

thínghiệm hóa học (TNHH) vì đây cũng là một trong các yêu cầu của các kỳ thi HSG

KÈ

quốc gia, Olympic quốc tế.

1.5.7. Năng lực vận dụng kiến thức giải quyết các vấn đề thực tiễn HS có năng lực vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề liên quan

ẠY

đến thực tế, sản xuất hằng ngày.

D

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG KIẾN THỨC ĐỂ XÂY DỰNG BÀI TẬP BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN HÓA HỮU CƠ 11 2.1. Khung chương trình kiến thức hóa hữu cơ lớp 11 - Đại cương về hóa hữu cơ - Hidrocacbon no - Hidrocacbon không no 20

- Hidrocacbon thơm, nguồn hidrocacbon thiên nhiên, hệ thống háo về hidrocacbon - Dẫn xuất về Halogen – Ancol – Phenol - Andehit – Xeton – Axit cacboxylic 2.2. Đề thi Olympic hóa học lớp 11 các năm gần đây

IC IA L

Trong đề thi Olympic Hóa học lớp 11 (2010) có2 câu thuộc về phần hữu cơ Câu III: ( 4 điểm)

1. Cho các chất hữu cơ mạch hở sau: C2H2ClBr, CH3CH=C(CH3)CH2Cl, C3H2Cl4.

Biểu diễn các dạng đồng phân hình học của chúng vàgọi tên.

FF

2. Từ CH4 vàcác hợp chất vô cơ không chứa Cacbon, hãy viết các phương trình phản ứng điều chế poli(butađien- stiren), ghi đầy đủ tác nhân và điều kiện phản ứng.

O

Giải:

N

1. Biểu diễn các dạng đồng phân hình học :

H

H =

C

H

C

H

C

Cl

H

Y

Cl

H

trans-1-brom-2-clo eten

CH2Cl

cis-1-clo-2-metyl but-2-en

ẠY

C

H =

CH3

CHCl = CH- CCl3, CHCl = CCl- CHCl2

H

CCl3 C

cis-1,3,3,3- tetraclo propen

C

trans-1-clo-2-metyl but-2-en

C CCl3

=

H3C

* C3H2Cl4: có2 chất có đồng phân hì nh học H

CH2Cl C

KÈ

H3C

H

C

M

=

Q

CH3

C

D

C

U

* CH3CH=C(CH3)CH2Cl

=

Br

N

Br

cis-1-brom-2-clo eten

Cl

Ơ

* C2H2ClBr:

Cl

=

C H

trans-1,3,3,3-tetraclo propen

21

H

H

CHCl2 C

=

Cl C

C

Cl

=

C

Cl

Cl

CHCl2

trans-1,2,3,3-tetraclo propen

cis-1,2,3,3- tetraclo propen

IC IA L

2. Từ CH4 vàcác hợp chất vô cơ không chứa Cacbon, hãy viết các phương trình phản ứng điều chế poli(butađien- stiren), ghi đầy đủ tác nhân và điều kiện phản ứng.

1500 C , LLN    0

2CH4

C2H2 + 3H2

C ,600 C   0

C6H6

FF

3C2H2

0

Pd / PbCO3 ,t  

C2H2 + H2

xt ,t C  

C2H4

O

0

C6H6 + C2H4

C6H5C2H5

C6H5C2H5

xt ,t C  

2C2H2

NH 4Cl ,CuCl ,t C 

0

N

C6H5 –CH= CH2 + H2 0

Ơ

CH C- CH= CH2 3

CH2 = CH- CH= CH2

H

0

Pd / PbCO ,t  CH C- CH= CH2 + H2 

N

to,p,xt

- CH2 - CH= CH - CH2 - CH2 - CH -

Q

Câu IV: ( 4 điểm)

n C6H5

U

Y

n CH2= CH - CH= CH2 + n CH2= CH - C6H5

Đốt cháy hoàn toàn 11,7 gam chất hữu cơ X rồi dẫn hỗn hợp sản phẩm qua bình đựng

M

dung dịch Ca(OH)2. Sau khi phản ứng kết thúc, thấy xuất hiện 40 gam kết tuả. Lọc bỏ kết

KÈ

tuả, cân lại bình thấy khối lượng bình tăng 7,7 gam. Đun nước lọc trong bì nh thấy xuất hiện thêm 25 gam kết tuả nữa.

ẠY

a) Tìm CTPT của X biết 35 < dX/H2 < 40.

b) Cho toàn bộ lượng X ở trên tác dụng hoàn toàn với dung dịch [Ag(NH3)2]OH

D

dư thu được 43,8 gam kết tuả. Xác định CTCT cóthể cócủa X. c) Chất hữu cơ Y mạch hở có công thức đơn giản trùng với công thức đơn giản của X . Lấy cùng khối lượng của X và Y đem phản ứng với Br2 dư thì lượng brom phản ứng với Y gấp 1,125 lần so với lượng brom phản ứng với X. Cho các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Xác định CTCT của Y

22

Giải a) Các PTPƯ: + Ca(OH)2

→ CaCO3 + H2O (1)

CO2 + CaCO3 + H2O → Ca(HCO3)2

(2)

→ CO2 + CaCO3 + H2O

Ca(HCO3)2

(3)

Số mol CO2 = số mol CaCO3 (1) + 2 số mol CaCO3 (3) = 0,9 mol Lọc bỏ kết tuả, khối lượng bình tăng 7,7 gam:

44. 0,9 + mH2O = 47,7  nH2O = 0,45 mol

 nC = 0,9 mol, nH = 0,9 mol. Suy ra 𝑛𝑂 =

11,7−12.0,9−0.9

=0

FF

mCO2 + mH2O – 40 = 7,7 

IC IA L

CO2

16

 chất X không chứa oxi, X là hiđrocacbon

O

nC : nH = 0,9 : 0,9 = 1 : 1  CTĐG cuả X làCH  CTPT của X là(CH)a

N

70 < MX < 80  70 < 13 a < 80  5,38 < a < 6,15  a = 6

Ơ

Vậy CTPT của X làC6H6 b) Số mol của X = 0,15 mol

H

VìX tạo kết tuả với [Ag(NH3)2]OH nên X cóliên kết 3 đầu mạch

N

Số mol kết tuả = số mol X = 0,15  Mkt = 43,8 : 0,15 = 292

Y

Đặt CTPT của kết tuả làC6H6- x Agx  M = 78 + 107 x = 292  x = 2  X có2 liên

U

kết ba đầu mạch

Q

Vậy CTCT của X là: CH  C – CH2- CH2 – C  CH hoặc CH  C – CH(CH3) – C  CH c) Đặt CTPT của Y là(CH)m

2𝑚+2−𝑚

M

Số liên kết  của 𝑌 =

2

=

𝑚+2 2

KÈ

Lấy khối lượng của X vàY là78  số mol cuả X = 1 mol; số mol của 𝑌 =

78 13𝑚

Phương trình PƯ:

4Br2

1mol →

4 mol

D

ẠY

C6H6 +

(𝐶𝐻)𝑚 +

𝑚+2 2

→ C6H6Br4

𝐵𝑟2 → 𝐶𝑚 𝐻𝑚 𝐵𝑟𝑚+2

78 78 m  2 13m → 13m . 2 mol

Theo bài ra:

78 13𝑚

.

𝑚+2 2

= 1,125. 4 = 4,5  m = 4

23

CTPT của Y làC4H4, CTCT của Y: CH  C – CH= CH2 Trong đề thi Olympic Hóa học lớp 11 (2012-2013) có2 câu thuộc về phần hữu cơ H+ + HCOO-

Câu 2.2: Cho cân bằng HCOOH

Hòa tan 9,2 gam HCOOH vào trong nước pha loãng thành 500 ml (dung dịch A).

IC IA L

a) Tính độ điện li của axit HCOOH trong dung dịch A, biết pHA =2. nh hằng số phân li của axit HCOOH. b) Tí

c) Cần pha thêm bao nhiêu ml dung dịch HCl cópH = 1 vào 100,00 ml dung dịch A để độ điện li giảm 20%

FF

m vào thìmàu quỳ d) Nếu thêm 0,4 gam NaOH vào 50 ml dung dịch A, sau đó cho quỳ tí tí m biến đổi như thế nào? Tính pH của dung dịch sau phản ứng.

O

Giải:

0,4M 0,4a

0,4a

CB

0,4a

0,4a

Y

a) gọi a là độ điện li của HCOOH

N

0,4(1-a)

H

Điện li 0,4a

Ơ

HCOO- + H+

HCOOH Bđ

N

𝑛𝐻𝐶𝑂𝑂𝐻 = 0,2 mol  [HCOOH] =0,4M

U

pH = 2  [H+] = 0,01 M

 0,4a= 0,01  a = 0,025 =2,5% [𝐻𝐶𝑂𝑂 − ].[𝐻 + ] [𝐻𝐶𝑂𝑂𝐻]

HCOOH

Bđ

0,4M

=

KÈ

M

c)

(0,4.𝑎)2

Q

b) 𝐾𝑎(𝐻𝐶𝑂𝑂𝐻) =

0,4.(1−𝑎)

HCOO- + H+

Điện li

0,4b

0,4b

CB

0,4(1-b)

0,4b

ẠY

= 10−3,59

0,4b+ x 0,4b + x

D

Độ điện li giảm 20%  b= 80%a =0,02 𝐾𝑎 =

0,4𝑏.(0,4𝑏+𝑥) 0,4.(1−𝑏)

= 10−3,59

Thay b = 0,02  x = 0,0046 M Gọi V làthể tích của HCl cần thêm vào  pH =1  [H+] = 0,1M  V.0,1 = (V+100).0,0046 24

V = 4,82 ml d) 𝑛𝑁𝑎𝑂𝐻 = 0,01 mol; 𝑛𝐻𝐶𝑂𝑂𝐻 = 0,02 mol HCOOH + NaOH  HCOONa + H2O 0,01 mol

0,01 mol 0,01 mol

0,01 mol

IC IA L

HCOONa  HCOO- + Na+ 0,01 mol 0,01 mol

[HCOOH] = 0,01/0,05 = 0,2M [HCOO-] = 0,2M 0,2M y

0,2+y

y

CB

0,2-y

0,2+y

y

(0,2+𝑦)𝑦 (0,2−𝑦)

= 10−3,59

Ơ

𝐾𝑎 =

N

Điện li

O

Bđ

FF

HCOO- + H+

HCOOH

H

 y = 2,56.10-4M  pH = 3,59 < 6

N

Quỳ tím chuyển màu đỏ Câu IV.

Y

1. Trình bày phương pháp phân biệt mỗi cặp chất dưới đây (mỗi trường hợp chỉ dùng một

U

thuốc thử đơn giản, cóviết phản ứng minh họa): b) phenylaxetilen vàstyren

Q

a) m-bromtoluen vàbenzylbromua

2. Thổi 1,344 lít (đktc) hỗn hợp khíA gồm một ankan, một anken vàmột ankin (đều có

M

số nguyên tử cacbon trong phân tử bằng nhau) qua dung dịch AgNO3/NH3, thìthấy có

KÈ

6,8 AgNO3 đã tham gia phản ứng. Cũng lượng hỗn hợp khíA trên làm mất màu vừa hết 300 ml dung dịch Br2 0,2 M.

ẠY

a) Xác định thành phần định tính và định lượng các chất trong A b) Đề nghị phương pháp tách riêng từng chất ra khỏi hỗn hợp A.

D

Giải:

1. Phân biệt các chất: a) Dùng AgNO3, đun nóng, benzyl bromua cho kết tủa vàng: C6H5CH2Br + AgNO3 + H2O  C6H5CH2OH + AgBr + HNO3 b) Dùng dung dịch AgNO3/NH3, phenylaxetilen cho kết tủa vàng xám:

25

C6H5CCH + AgNO3 + NH3  C6H5CCAg + NH4NO3 2. a) Nếu ankin códạng RCCH: RCCH + AgNO3 + NH3  RCCAg + NH4NO3  n(ankin) = n(AgNO3) = 6,8/170 = 0,04 mol Vậy ankin phải làC2H2 và như vậy ankan làC2H6, anken làC2H4.

Từ phản ứng: C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3  C2Ag2 + 2NH4NO3

FF

 n(C2H2) = 1/2n(AgNO3) = 0,02 mol

IC IA L

Vàn (Br2) > 2n(ankin) = 0,08 mol. Điều này trái với giả thiết: nBr2 = 0,06 mol

Từ các phản ứng:

O

C2H2 + 2Br2  C2H2Br4

N

C2H4 + Br2  C2H4Br2

Ơ

=> n(C2H4) = 0,02 mol

H

=> n(C2H6) = 0,02 mol

N

b) Thổi hỗn hợp qua binh chứa dung dịch AgNO3/NH3 dư. Lọc tách kết tủa, hòa tan kết tủa trong dung dịch HCl dư thu được khíC2H2.

Y

C2H2 + 2AgNO3 + 2NH3  C2Ag2 + 2NH4NO3

U

C2Ag2 + 2HCl  C2H2 + 2AgCl

Q

Khíra khỏi bình chứa dung dịch AgNO3/NH3, thổi tiếp qua dung dịch nước brom dư.

Chiết lấy sản phẩm và đun nóng với bột Zn (trong CH3COOH) thu được C2H4 :

M

C2H4 + Br2  C2H4Br2

KÈ

C2H4Br2 + Zn  C2H4 + ZnBr2 Khíra khỏi bình chứa dung dịch brom làkhíC2H6

ẠY

Câu V. Trộn một ankan A vàmột hidrocacbon mạch hở B cócùng số nguyên tử cacbon

theo tỉ lệ mol 1:1. Đốt cháy hoàn toàn 0,01 mol hỗn hợp rồi cho toàn bộ sản phẩm cháy

D

vào bình đựng nước vôi trong dư thấy khối lượng bình đựng nước vôi tăng 3,63 gam đồng thời thấy có6 gam kết tủa.

a) Xác định CTPT của A vàB. b) Xác định CTCT đúng của A vàgọi tên. Biết khi A tác dụng với Clo chỉ tạo được 2 dẫn xuất monoclo đồng phân. Viết phương trình phản ứng.

26

c) Xác định CTCT đúng của B biết B làmột hidrocacbon không phân nhánh, có hệ liên hợp vàkhông cóliên kết 3 trong phân tử. B có đồng phân hì nh học không? Nếu có hãy viết đồng phân hình học của B vàgọi tên.

Giải:

IC IA L

a) Ankan A: CnH2n+2 vàHidrocacbon B: CnHy nCaCO3 = nCO2 =0,06 mol n = nCO2/n(H.C) = 0,06/0,01 =6 A: C6H14 O2  6CO2 + 7H2O

0,005 mol C6Hy +

6+𝑦 2

FF

2

0,035 mol 𝑦

O

19

O2  6CO2 + H2O 2

0,005 mol

0,02 mol

N

C6H14 +

Ơ

y = 8  B: C6H8

𝑎𝑠

(CH3)2CH-CCl(CH3)2 + HCl (CH3)2CH-CH(CH3)-CH2Cl + HCl

Y

(CH3)2CH-CH(CH3)2 + Cl2 →

𝑎𝑠

N

(CH3)2CH-CH(CH3)2 + Cl2 →

H

b) CTCT A: (CH3)2CH-CH(CH3)2: 2,3-dimetylbutan

U

c) B: C6H8

Q

CTCT: CH2 =CH – CH = CH – CH = CH2 CH2=CH

CH=CH2

KÈ

H

M

C=C

H

cis – hex – 1,3,5- trien

ẠY

CH2=CH

C=C

H

D

H

CH = CH2

trans – hex – 1,3,5- trien Trong đề thi Olympic Hóa học lớp 11 (2015-2016) gồm 4 câu trong đó có 2 câu thuộc về phần hữu cơ

Câu 2.1: Công thức phân tử chung của 3 chất hữu cơ (X), (Y), (T) đều códạng (CH)n.

Biết rằng: 27

(X)  (Y)  (Y1)  cao su buna o

 Br ,xt,t  NaOH  (T1)  (X)  (T)   (T2) (T3)  axit picric 200atm,300 C 2

o

Xác định công thức cấu tạo của 3 chất (X), (Y), (T) vàviết các phương trình phản ứng .

𝑋: 𝐻𝐶 ≡ 𝐶𝐻; 𝑌: 𝐻2 𝐶 = 𝐶𝐻 − 𝐶 ≡ 𝐶𝐻; 𝑇: 𝐶6 𝐻6 𝑥𝑡,𝑡 𝑜

2 𝐻𝐶 ≡ 𝐶𝐻 →

𝐻2 𝐶 = 𝐶𝐻 − 𝐶 ≡ 𝐶𝐻 𝑃𝑑/𝑃𝑑𝐶𝑂3 ,𝑡 𝑜

𝑥𝑡,𝑡 𝑜 ,𝑝

𝑛𝐻2 𝐶 = 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻 = 𝐶𝐻2 →

O

𝐹𝑒,𝑡 𝑜

𝐶6 𝐻6 + 𝐵𝑟2 →

𝐶6 𝐻6 𝐶6 𝐻5 𝐵𝑟 + 𝐻𝐵𝑟 300𝑜 𝐶;200𝑎𝑡𝑚

𝐶6 𝐻5 𝐵𝑟 + 2𝑁𝑎𝑂𝐻 đặ𝑐 →

N

3 𝐻𝐶 ≡ 𝐶𝐻 →

(−𝐻2 𝐶 = 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻 = 𝐶𝐻2 −)𝑛

𝐶6 𝐻5 𝑂𝑁𝑎 + 𝑁𝑎𝐵𝑟 + 𝐻2 𝑂

Ơ

𝑥𝑡,𝑡 𝑜

𝐻2 𝐶 = 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻 = 𝐶𝐻2

FF

𝐻2 𝐶 = 𝐶𝐻 − 𝐶 ≡ 𝐶𝐻 + 𝐻2 →

𝐶6 𝐻2 𝑂𝐻(𝑁𝑂2 )3 + 3𝐻2 𝑂

N

𝐶6 𝐻5 𝑂𝐻 + 3𝐻𝑁𝑂3 →

H

𝐶6 𝐻5 𝑂𝑁𝑎 + 𝐻𝐶𝑙 → 𝐶6 𝐻5 𝑂𝐻 + 𝑁𝑎𝐶𝑙 𝐻2 𝑆𝑂4 ,𝑡 𝑜

IC IA L

Giải:

Câu 2.2: Có phản ứng sau: X + H2 (dư)  3-metylbutan-1-ol. Xác định các công thức

U

Y

có thể có của X và viết các phản ứng xảy ra.

TH1: X làancol

Q

Giải:

𝑁𝑖,𝑡 𝑜

M

𝐶𝐻2 = 𝐶 (𝐶𝐻3 ) − 𝐶𝐻2 𝐶𝐻2 𝑂𝐻 + 𝐻2 → 𝑁𝑖,𝑡 𝑜

KÈ

𝐶𝐻3 𝐶 (𝐶𝐻3 ) = 𝐶𝐻𝐶𝐻2 𝑂𝐻 + 𝐻2 →

𝐶𝐻3 𝐶𝐻 (𝐶𝐻3 )𝐶𝐻2 𝐶𝐻2 𝑂𝐻

𝐶𝐻3 𝐶𝐻 (𝐶𝐻3 )𝐶𝐻2 𝐶𝐻2 𝑂𝐻

TH2: X làandehyt

𝑁𝑖,𝑡 𝑜

ẠY

𝐶𝐻3 𝐶𝐻 (𝐶𝐻3 )𝐶𝐻2 𝐶𝐻𝑂 + 𝐻2 →

𝐶𝐻3 𝐶𝐻 (𝐶𝐻3 )𝐶𝐻2 𝐶𝐻2 𝑂𝐻 𝑁𝑖,𝑡 𝑜

D

𝐶𝐻2 = 𝐶 (𝐶𝐻3 ) − 𝐶𝐻2 𝐶𝐻𝑂 + 2𝐻2 → 𝑁𝑖,𝑡 𝑜

𝐶𝐻3 𝐶 (𝐶𝐻3 ) = 𝐶𝐻𝐶𝐻𝑂 + 2𝐻2 →

𝐶𝐻3 𝐶𝐻 (𝐶𝐻3 )𝐶𝐻2 𝐶𝐻2 𝑂𝐻

𝐶𝐻3 𝐶𝐻 (𝐶𝐻3 )𝐶𝐻2 𝐶𝐻2 𝑂𝐻

Câu 2.3: X là chất hữu cơ, đốt cháy X chỉ thu được CO2 vàH2O biết MX < 60. Mặt khác khi cho X tác dụng với AgNO3/NH3 (dư) thì tỷ lệ mol phản ứng là nX: nAgNO3 = 1:2. Viết các công thức cấu tạo có thể có của X.

28

Giải: Đốt cháy X chỉ thu được CO2 vàH2O => X chứa C, H hoặc C,H,O Mặt khác X tác dụng với AgNO3/NH3, tỷ lệ mol là 1:2 => X có 1 nhóm -CHO hoặc có 2 liên kết ba đầu mạch. Do MX < 60. X cóthể là: 𝐻𝐶 ≡ 𝐶𝐻; 𝐻𝐶 ≡ 𝐶 − 𝐶 ≡ 𝐶𝐻; CH3CHO;

IC IA L

CH3CH2CHO; CH2=CHCHO; HCOOH Câu 4.1: Oxi hóa 0,08 mol một ancol đơn chức, thu được hỗn hợp X gồm một axit

cacboxylic, một andehyt, ancol dư và nước. Ngưng tụ toàn bộ X rồi chia làm hai phần

bằng nhau. Phần một cho tác dụng hết với Na dư thu được 0,504 lít khíH2 (đktc). Phần

FF

hai cho phản ứng tráng Ag hoàn toàn thu được 9,72 gam Ag. Phần trăm khối lượng ancol bị oxi hóa là

O

Giải:

N

Đặt công thức của ancol đơn chức là RCH2OH

Hỗn hợp X gồm RCHO a mol, RCOOH b mol, RCH2OH dư c mol, H2O (a+b) mol

Ơ

Giả thuyết ta có a+b+c=0,08 (1)

H

Cho tác dụng với Na ta có: b+c+a+b=0,09 (2)

N

Từ (1) và (2) => b= 0,01 mol

Y

Cho phản ứng tráng bạc: 2a = 0,18 => a= 0,09 (vôlý) Vậy R= 1 X gồm HCHO a; HCOOH b’

U

Khi tráng Ag sẽ cho 4a+2b=0,18 => a=0,04 (mol) 0,01+0,04

Q

% ancol bị oxy hóa là:

0,08

. 100 = 62,5%

M

Câu 4.2: A làaxit hữu cơ mạch không phân nhánh, B là ancol đơn chức bậc 1 cónhánh.

KÈ

Khi trung hòa hoàn toàn A cần số mol NaOH gấp 2 lần số mol A. Khi đốt cháy B được CO2 vàH2O với tỉ lệ số mol 4:5. Khi cho 0,1 mol A tác dụng với 0,25 mol B với hiệu

ẠY

suất 73,5% thu được 14,847 gam chất hữu cơ E. 1) Viết công thức cấu tạo của A, B, E.

D

2) Tí nh khối lượng axit A và ancol B đã tham gia phản ứng Giải:

1) Ancol đơn chức B đốt cháy có

𝑛𝐶𝑂2 𝑛𝐻 2 𝑂

4

= => 𝑛𝐶𝑂2 < 𝑛𝐻2 𝑂 , vậy B là ancol đơn chức no 5

mạch hở: 𝐶𝑛 𝐻2𝑛+2 𝑂 𝐶𝑛 𝐻2𝑛+2 𝑂 +

3𝑛 2

𝑂2 → 𝑛 𝐶𝑂2 + (𝑛 + 1)𝐻2 𝑂 29

Ta có tỉ lệ

𝑛𝐶𝑂2

=

𝑛𝐻 2 𝑂

𝑛 𝑛+1

4

= => 𝑛 = 4 => C4H10O hay C4H9OH 5

B có cấu tạo mạch cacbon phân nhánh: CH3CH(CH3)CH2OH Đặt công thức phân tử A: R(COOH)m 𝑛𝐴

=2 => m = 2, công thức phân tử A có dạng: R(COOH)2

IC IA L

𝑛𝑁𝑎𝑂𝐻

Theo gt:

Xét 2 trường hợp este hóa giữa A và B: TH1: A bị este hóa cả 2 chức: R(COOH)2 + 2 C4H9OH → R(COO-C4H9)2 +2H2O 0,1.0,735

= 202

FF

14,847

Khối lượng mol phân tử este: M =

Từ công thức este: M = R +202 = 202 => R = 0

O

Công thức của A: (COOH)2 hay HOOC-COOH

N

TH2: A bị este hóa một chức:

M = R + 146 = 202 => R = 56 (-C4H8-)

Y

2) Khối lượng A, B đã phản ứng:

= 6,615 𝑔𝑎𝑚

14,847 .74.2 202

Q

202

= 10,878 𝑔𝑎𝑚

M

𝑚𝐵 =

14,847 .90

U

a) A tạo este 2 chức: 𝑚𝐴 =

N

HOOC-CH2-CH2-CH2-CH-COOH

H

Công thức phân tử của A: C4H8(COOH)2

Ơ

R(COOH)2 + 2 C4H9OH → R(COOH)(COO-C4H9) + H2O

b) A tạo este 1 chức: 14,847 .146

KÈ

𝑚𝐴′ =

14,847 .74 202

= 10,731 𝑔𝑎𝑚

= 5,439 𝑔𝑎𝑚

ẠY

𝑚𝐵′ =

202

Trong đề thi Olympic Hóa học lớp 11 (2016-2017) có2 câu thuộc về phần hữu cơ

D

Câu 4.1: Đốt cháy hoàn toàn m gam chất hữu cơ A cần dùng vừa đủ 15,4 lí t không khíở đktc thu được hỗn hợp B gồm CO2, H2O và N2. Dẫn hỗn hợp B vào bình đựng Ca(OH)2 dư thu được 10 gam kết tủa, khối lượng bình nước vôi tăng 7,55 gam và thoát ra 12,88 lí t khíở đktc. Trong không khí N2 chiếm 80% vàPTK của chất hữu cơ nhỏ hơn 150u. Xác định CTPT của A.

30

Giải: 𝑛𝑘𝑘 = 0,6875 𝑚𝑜𝑙 => 𝑛𝑂2 = 0,1375 𝑚𝑜𝑙; 𝑛𝑁2 = 0,55 𝑚𝑜𝑙 Gọi CTPT của A làCxHyOzNt

𝑛𝐶𝑂2 = 0,1 = 𝑛↓ => 𝑛𝐻2 𝑂 = 0,175 𝑚𝑜𝑙 => 𝑛𝐻2 = 0,35 𝑚𝑜𝑙 Định luật BTNT O: 𝑛𝑂(𝐴) = 0,1.2 + 0,175.1 − 0,1375.2 = 0,1 𝑚𝑜𝑙 x : y : z : t = 0,1 : 0,35 : 0,1 : 0,05 = 2 : 7 : 2 : 1 CTPT (C2H7O2N)n → M = 77n < 150

FF

n = 1 → CTPT của A làC2H7O2N

IC IA L

𝑚𝐶𝑂2 + 𝑚𝐻2𝑂 = 7,55𝑔

Câu 4.2: Đốt cháy hoàn toàn hiđrocacbon R, thu được tỉ lệ số mol H2O vàCO2 tương

O

ứng bằng 1,125. a) Xác định công thức phân tử của R. b) R1 là đồng phân của R, khi tác

N

dụng với Cl2, điều kiện thích hợp, tỉ lệ mol 1:1 thì thu được một dẫn xuất mono clo duy

Ơ

nhất (R2). Gọi tên R1, R2 vàviết phương trình phản ứng xảy ra Giải:

Phản ứng: 𝐶𝑛 𝐻2𝑛+2 +

(3𝑛+1) 2

N

H

a) Do 𝑛𝐻2𝑂 : 𝑛𝐶𝑂2 > 1 => R làCnH2n+2 (n ≥ 1)

𝑂2 → 𝑛𝐶𝑂2 + (𝑛 + 1)𝐻2 𝑂

Y

Từ (n+1) : n = 1,125 => n=8 => R: C8H18

U

b) Do R1 tác dụng với Cl2 tạo 1 dẫn xuất monoclo duy nhất R2

Q

=> R1: (CH3)3C-C(CH3)3 : 2,2,3,3-tetrametylbutan

M

R2: ClCH2(CH3)2C-C(CH3)3: 1-clo-2,2,3,3-tetrametylbutan 𝑎𝑠

KÈ

(CH3)3C-C(CH3)3 + Cl2 → ClCH2(CH3)2C-C(CH3)3 + HCl * Kiến thức cơ bản cần nắm trong chương trình hóa chuyên sâu lớp 11 - Đại cương hữu cơ: danh pháp, hiệu ứng electron, cấu trúc phân tử và cơ chế

ẠY

phản ứng.

D

- Dẫn xuất hidrocacbon: tính chất vật lý và hóa học, các phương pháp điều chế,

nhận biết, giải thích và tìm cấu trúc phân tử,...

Trong đề tài này, tôi thiết kế HTBT dành cho chương trình chuyên sâu những mảng về bồi dưỡng HSG 2.3. Kiến thức cần nắm trong chương trình hóa chuyên sâu lớp 11: - Để xây dựng được bài tập cũng như giải được bài tập phải nắm vững kiến thức 31

2.3.1. Chuyên đề 1: Cấu hình, cấu dạng của hợp chất hữu cơ Cấu trúc: Cấu trúc là khái niệm tổng quát bao trùm cả cấu tạo, cấu hình, cấu dạng và cả cấu trúc electron, … Xét cấu trúc của phân tử là xét một vài hay tất cả các yếu tố trên. Các công thức biểu diễn cấu trúc không gian

IC IA L

Công thức tứ diện: Đối với phân tử có một nguyên tử cacbon bất đối xứng dạng Cabcd, cấu trúc không gian dạng tứ diện hình 2.1.(a); đối với phân tử có hai nguyên tử

N

O

FF

cacbon bất đối xứng dạng Cabc–Cacb, cấu trúc không gian dạng tứ diện hình 2.1.(b):

Ơ

Hình 2.1. Một số loại công thức tứ diện

H

Công thức phối cảnh: Có 2 cách biểu diễn công thức phối cảnh

N

Công thức phối cảnh mô tả phân tử trong không gian ba chiều được quy ước như sau: các nét gạch thường biểu diễn liên kết trên mặt phẳng giấy; các nét gạch đứt biểu

Y

diễn liên kết hướng ra xa (ra sau mặt phẳng giấy); các nét gạch đậm biểu diễn liên kết

KÈ

M

Q

U

hướng lại gần (về trước mặt phẳng giấy). Ví dụ CH4 vàC2H6:

Công thức phối cảnh được biểu diễn theo Sawhorse, phân tử được nhìn chếch từ

bên phải, nguyên tử C được hình dung ở giao điểm của các liên kết, còn chính liên kết C–

ẠY

C được mô tả bằng một đường chéo từ trái sang phải và xa dần người quan sát. Tại mỗi

D

nguyên tử cacbon, ngoài liên kết C–C (đường chéo), liên kết bên phải là liên kết hướng

về gần người quan sát, liên kết bên trái hướng ra xa, còn liên kết thẳng đứng ở trên mặt phẳng ở giữa.

32

IC IA L

Công thức Niumen: Phân tử được nhìn theo dọc trục liên kết giữa hai nguyên tử trung tâm (thường C–C), dùng một vòng tròn để biểu thị các nguyên tử đó. Ba nguyên tử

gặp nhau ở trung tâm của vòng tròn và tạo nên những góc 1200 là của nguyên tử cacbon thứ nhất (gần người quan sát), còn ba liên kết biểu thị bằng những nét gạch chỉ tới chu vi

FF

của vòng tròn thì thuộc về nguyên tử cacbon thứ hai (xa người quan sát).

Khi nhìn phân tử C2H6 theo trục C1 – C2 ta thấy C1 ở gần người quan sát có ba liên

O

kết C – H tạo nên những góc 1 (trên mặt phẳng giấy); nguyên tử C2 (bị cấu hình electron khuất bởi C1) cũng có 3 liên kết C – H coi như xuất phát từ tâm vòng tròn nhưng chỉ ló ra

Y

N

H

Ơ

N

từ chu vi

U

Quy ước: Các liên kết hướng về phía người quan sát ở trên một mặt phẳng nằm ngang (thẳng góc với mặt phẳng giấy) và được mô tả bằng đường kẻ ngang trên giấy; các

Q

liên kết hướng về phía xa thì nằm trên mặt phẳng đứng (thẳng góc với mặt phẳng giấy và

M

mặt phẳng nằm ngang ở trên) và được mô tả bằng đường thẳng đứng; đường thẳng đứng

KÈ

ứng với mạch chính của phân tử với nguyên tử cacbon có số oxi hóa cao hơn ở phía trên; các nhóm thế trên đường kẻ ngang thường là nhóm chức; giao điểm của đường kẻ ngang

D

ẠY

và đường kẻ đứng là vị trí của cacbon.

Chỉ được xoay công thức Fisơ 1800 trong mặt phẳng giấy. Nếu xoay 900 trong mặt phẳng hoặc 1800 ra ngoài mặt phẳng sẽ dẫn đến công thức chất đối quang.

33

Chuyển công thức phối cảnh sang công thức Niumen: Công thức phối cảnh dạng

IC IA L

che khuất (hình 2.2.(a)); công thức phối cảnh dạng xen kẽ (hình 2.2.(b)).

Hình 2.2. Chuyển công thức phối cảnh sang công thức Niumen

FF

Chuyển công thức phối cảnh sang công thức Fisơ:

Ơ

N

O

Chuyển công thức phối cảnh sang công thức Fisơ:

H

Cấu dạng của một số hợp chất quen thuộc

N

Cấu dạng của etan: Liên kết C–C trong etan được hình thành do sự xen phủ trục

Y

các obitan sp3 nên mỗi nhóm có thể xoay quanh trục liên kết đó tạo nên vô vàn dạng hình

U

học khác nhau gọi là cấu dạng. Có hai cấu dạng đặc trưng: Cấu dạng che khuất, rất không

Q

bền vì các nguyên tử H bị che khuất sẽ đẩy nhau (hình 2.3.(a)); cấu dạng xen kẽ, đây là

D

ẠY

KÈ

M

cấu dạng bền (hình 2.3.(b)).

Hình 2.3. Cấu dạng etan; (a) dạng xen kẽ; (b) dạng che khuất

2.3.2. Chuyên đề 2: Đồng phân trong hợp chất hữu cơ a) Đồng phân cấu tạo Cách tính độ bất bão hòa (tổng số liên kết và số vòng)

34

Độ bất bão hòa chính là tổng số liên kết và số vòng trong HCHC, kí hiệu là k. Công thức chung tí nh k: 𝑘=

2.𝐼𝑉+2+1.𝐼𝐼𝐼−𝐼 2

Với HCHC có công thức CxHyOzNtClu, biểu thức tính k như sau: 𝑘=

2.𝑥+𝑥+1.𝑡−(𝑦+𝑢) 2

IC IA L

IV, III, I lần lượt là số nguyên tử hóa trị IV, III, I.

𝑘=

FF

Nếu N có chứa liên kết cho nhận (ví dụ muối amoni) thì biểu thức tính k: 2.𝑥+2+3𝑡−(𝑦+𝑢) 2

O

b) Đồng phân hình học Điều kiện xuất hiện đồng phân hình học

N

+ Điều kiện cần: Phân tử phải có liên kết đôi hoặc vòng no

Ơ

+ Điều kiện đủ: Ở mỗi nguyên tử cacbon của liên kết đôi và ở ít nhất hai nguyên tử

+ Trường hợp có một liên kết đôi

N

Các trường hợp có liên kết đôi:

H

cacbon của vòng no phải có 2 nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác nhau.

Y

Hệ abC = Cef (a ≠ b; e ≠ f), hệ này có 2 ĐPHH

U

Hệ abC = Nf (a ≠ b), hệ này có 2 ĐPHH

Q

Hệ aN = Nb hệ này có 2 ĐPHH dù a = b hay a ≠ b

M

+ Trường hợp có nhiều liên kết đôi

KÈ

Hệ gồm một số lẻ liên kết C=C liền nhau dạng abC=C=C=Cef. Hệ này có vai trò tương tự một liên kết C=C nên nếu a b, e f sẽ có hai ĐPHH. Hệ gồm hai hoặc nhiều liên kết C=C liên hơp dạng abC=CH-[-CH=CH-]n-2-CH=Cef.

ẠY

Nếu cặp a, b không đồng nhất với cặp e, f sẽ có 2 ĐPHH. Nếu cặp a, b đồng nhất với cặp

D

e, f, số ĐPHH sẽ ít hơn 2n. Ứng với dạng a[-CH=CH-]ne thìsố ĐPHH N= 2n-1+2p-1. Nếu 𝑛

𝑛−1

2

2

n chẵn thì𝑝 = , nếu n lẻ thì𝑝 =

Hệ có nhiều liên kết C=C biệt lập: Mỗi nối đôi có thể có cấu hình cis hoặc trans, tương tự hệ liên hợp, do đó có thể xuất hiện nhiều ĐPHH. Cao su thiên nhiên là một hệ có rất nhiều liên kết đôi biệt lập song các nối đôi đó đều có dạng cis, trái lại trong trường hợp của nhựa Guttapeccha các nối đôi đều có cấu hình trans.

35

Danh pháp cis/trans: Theo hệ danh pháp này, nếu mạch chính thuộc về cùng một phía (phía trên hoặc phía dưới) ta được ĐP cis; nếu mạch chính nằm khác phía ta được ĐP trans. Hoặc cũng có thể dựa vào bản chất nhóm thế, nếu hai nhóm thế giống nhau (hoặc cùng bản chất electron) nằm hai bên mặt phẳng là trans, nếu cùng bên là cis. Hệ 2.3.3. Chuyên đề 3: Các loại hiệu ứng trong hợp chất hữu cơ a) Hiệu ứng cảm ứng

IC IA L

danh pháp cis/trans gặp khó khăn trong các trường hợp như ClBrC=CBrI, …

Bản chất: Sự phân cực các liên kết do sự khác nhau về độ âm điện. Sự phân cực

FF

lan truyền theo mạch liên kết được biểu thị bằng dấu mũi tên thẳng. Ví dụ: CH–CH2– nhiều cũng bị phân cực. HƯCƯ được kí hiệu là I.

O

t CH2Cl, liên kết –CH2Cl phân cực về Cl, do đó các liên kết CH3–CH2–; –CH2–CH2– í Phân loại: Gồm 2 loại: HƯ tĩnh (nội phân tử), HƯ động (do môi trường tác động).

N

Sau đây chỉ đề cập HƯ tĩnh, không xét HƯ động. HƯ tĩnh gồm 2 loại: HƯCƯ dương (+I)

Ơ

và HƯCƯ âm (–I).

H

Đặc điểm: HƯCƯ giảm nhanh khi mạch liên kết kéo dài. Ví dụ CH3–CH2COOH

N

cóKa = 1,5.10-5; CH3–CH2–CHCl–COOH cóKa = 139.10-5; CH3–CHCl– CH2–COOH có Ka = 8,9.10-5; CH2Cl– CH2– CH2– COOH cóKa = 3,0.10-5 Clo gây ra HƯ –I nên axit sẽ

U

Y

có tính axit yếu hơn các sản phẩm thế; do mạch liên kết kéo dài nên clo càng xa nhóm COOH

M

Quy luật

Q

HƯCƯ không bị ảnh hưởng không gian chi phối.

KÈ

HƯ +I: Các nhóm ankyl gây HƯ +I; HƯ này càng tăng khi mạch C càng tăng và càng phân nhánh

Các nhóm mang điện tích âm thì cũng thường xuyên gây HƯ +I

ẠY

HƯ –I: Tăng khi độ âm điện càng lớn

D

HƯ –I tăng theo vị trí lai hóa của cacbon, cụ thể 𝐶𝑠𝑝3 < 𝐶𝑠𝑝2 < 𝐶𝑠𝑝 b) Hiệu ứng liên hợp Bản chất: HƯLH là sự dịch chuyển và phân bố lại mật độ trên hệ liên hợp do sự khác nhau độ âm điện. HƯLH kí hiệu là C, biểu thị bằng dấu mũi tên cong.

36

Phân loại: Gồm hai loại HƯLH dương (+C) và HƯLH âm (–C) Một số nhóm có HƯ +C: O(–), S(–), N(–); –OH, –OR, –SH, –SR; –NH2, – NR2; –F, –Cl, – Br; –NHCOCH3, …

Một số nhóm có HƯ –C: –NO2, –CHO, –COOH; –C N, –COR; –CONH2, –

IC IA L

NHCOCH3, … Đặc điểm của HƯLH: HƯLH hầu như không đổi (hoặc giảm rất ít) khi hệ liên hợp

N

O

FF

kéo dài. HƯLH chịu sự ảnh hưởng của không gian

Ơ

So với phenol, p–nitro phenol cónhóm –NO2, nhóm này hút electron làm tăng độ

H

phân cực của liên kết –O–H nên p–nitro phenol có tính axit mạnh hơn phenol. Đối với

N

3,5–đimetyl–4–nitrophenol, do có2 nhóm –CH3 làm lệch hướng của trục dẫn đến HƯ –C giảm. Các nhóm thế –CH3 đã vi phạm tính song song của trục các đám mây e và en trong

Y

hệ liên hợp (hay làm lệch trục của các obital p trong hệ liên hợp). Do đó làm giảm độ

Q

Quy luật

U

phân cực của liên kết –O–H.

M

HƯ +C: Các nguyên tử, nhóm nguyên tử có cặp electron chưa chia (e n) thường gây HƯ +C. Trong cùng chu kỳ, HƯ +C càng mạnh khi độ âm điện càng nhỏ. Ví dụ: HƯ

KÈ

+C theo thứ tự nhau sau: -NR2>-OR>-F. Do độ âm điện của F >O>N nên HƯ +C tăng theo chiều ngược lại. Trong cùng phân nhóm chính, HƯ +C phụ thuộc vào bán kính

ẠY

nhiều hơn phụ thuộc vào độ âm điện. Xét ví dụ với F, Cl, Br, I, ta thấy độ âm điện tăng theo chiều: I, Br, Cl, F; bán kính tăng theo chiều: F, Cl, Br, I, HƯ +C phụ thuộc vào bán

D

kính nên theo chiều bán kính tăng thì HƯ +C giảm. Điều đó được giải thích vì bán kính nguyên tử càng lớn thì kích thước obital p càng lớn làm cho khả năng xen phủ kém. Do đó, HƯ +C càng yếu HƯ –C: HƯ –C phụ thuộc vào độ âm điện của nhóm Z. Nếu Z có độ âm điện càng

lớn thì HƯ –C càng lớn.

37

Độ âm điện tăng theo thứ tự: C, N, O nên công thức của chất (3) có HƯ –C lớn nhất, công thức củachất (1) có HƯ –C nhỏ nhất. Hai hay nhiều nhóm tương tự nhau, nhóm nào có điện tích dương lớn hơn sẽ có HƯ –C lớn hơn. HƯ –C phụ thuộc vào bản chất của nhóm liên kết với nó.

IC IA L

c) Hiệu ứng siêu liên hợp Bản chất: HƯSLH là HƯLH đặc biệt giữa các e của liên kết C –H hoặc C– C (của vòng 3, 4 cạnh) với các e (nối đôi hoặc vòng benzen).

Thứ tự hiệu ứng siêu liên hợp

FF

Các gốc ankyl, ngoài HƯCƯ còn có HƯSLH dương (+H). HƯ +H càng mạnh khi số liên 2.3.4. Chuyên đề 4: Phản ứng hữu cơ, sơ lược cơ chế a) Cơ chế phản ứng thế

N

Cơ chế PƯ thế nucleophin

O

kết C –H càng nhiều.

Ơ

Sơ đồ tổng quát: 𝑅 − 𝑋 + 𝑌 − → 𝑅 − 𝑌 + 𝑋 − , X là nhóm bị thế, có tí nh chất hút

H

electron, làtác nhân nucleophin.

N

Cơ chế SN2: Hình thành phức hoạt động hay trạng thái chuyển tiếp trong quá trình

M

Q

U

Y

PƯ, không tạo sản phẩm trung gian. PƯ xảy ra một giai đoạn:

Khi tác nhân nucleophin đến gần chất PƯ, liên kết mới giữa cacbon với nhóm Y

KÈ

được hình thành đồng thời với sự yếu đi và đứt ra của liên kết cũ giữa cacbon với X. Cả hai thành phần PƯ (Y và C–X) đều tham gia vào giai đoạn quyết định của PƯ.

D

ẠY

Bảng 2.1. Một số chuyển hóa theo cơ chế SN2 Nucleophin

Chất ban đầu

Sản phẩm

Nhóm đi ra

(Y)

(R–X)

(Y–R)

(X )

OH

CH3Br

CH3OH

Br

I

CH3Cl

CH3I

Cl

NC

(CH3O)2SO2

CH3OH

CH3OSO2O

38

N+=N+=N

CH3Cl

CH3–N=N+=N+

Cl

CH3COO

C 2H5I

CH3COOC2H5

I

HC C

C2H5Br

HC C–C2H5

Br

IC IA L

Cơ chế SN1 Đặc điểm: Sự phân cắt liên kết cũ C–X không đồng thời với sự hình thành liên kết mới C–Y. PƯ xảy ra hai giai đoạn, giai đoạn chậm quyết định TĐPƯ

Cơ chế: Giai đoạn đầu: Nhóm tách ra dưới dạng anion X tạo thành cacbocation:

FF

R–X R + X . Giai đoạn sau: Cacbocation rất kém bền sẽ PƯ ngay với bất kỳ tác nhân

nucleophin nào xung quanh nó. Vậy giai đoạn chậm quyết định toàn bộ PƯ là giai đoạn

O

ion hóa: R + Y R–Y . Sự tấn công của tác nhân nucleophin vào cacbocation có thể xảy ra

N

từ phía này hay phía kia của ion với xác suất như nhau vì cacbocation sinh ra trong giai

Ơ

đoạn chậm có cấu trúc phẳng. Như vậy sẽ có 50% số phân tử sinh ra có cấu hình tương tự chất đầu, còn 50% số phân tử có cấu hình ngược dấu hay sản phẩm là một biến thể

H

raxemic.

N

Các yếu tố ảnh hưởng đến PƯ thế nucleophin: Một HCHC tham gia PƯ thế

Y

nucleophin có thể theo cơ chế SN2 hay SN1 hay cả hai với những tốc độ nhất định. Điều

U

đó trước hết phụ thuộc vào gốc R (RX), bản chất của nhóm bị thay thế X, bản chất của

Q

tác nhân Y , ảnh hưởng của dung môi, … và nhiều yếu tố khác.

Có gốc R làm cho hợp chất gần như chỉ có thể dễ dàng tham gia PƯ theo cơ chế SN2

M

(ankyl bậc nhất), có những gốc khác lại làm cho hợp chất chỉ dễ tham gia PƯ S N1 (ankyl

KÈ

bậc cao). Mặt khác có những gốc làm thuận lợi cho cả hai cơ chế SN1 vàSN2 (alyl, aryl metyl), trái lại có một số gốc làm cho phân tử khó tham gia bất kỳ một PƯ nào kể trên (các gốc vinyl, phenyl). Gốc ankyl: Bậc của gốc ankyl càng cao thì KNPƯ SN2 càng

ẠY

giảm, trong khi đó KNPƯ SN1 lại càng tăng

D

Gốc alyl và arylmetyl: Các dẫn xuất CH2=CH–CH2–X tham gia PƯ thế cơ chế SN1

hay cơ chế SN2 đều dễ hơn các dẫn xuất propyl tương ứng vì cacbocation trung gian có cấu trúc ổn định hơn nhờ HƯ +C của nhóm vinyl. Nếu đưa thêm các nhóm có HƯ –I làm

tăng điện tích dương ở nguyên tử cacbon trung tâm và sẽ làm dễ dàng cho SN2. Nếu đưa thêm nhóm có HƯ +H làm tăng độ bền của cacbocation, thuận lợi cho SN1.

39

Ảnh hưởng của tác nhân nucleophin: Chỉ có PƯ SN2 mới phụ thuộc lực nucleophin của tác nhân Cơ chế PƯ thế electronphin (SE) Sơ đồ tổng quát: 𝑅 − 𝑋 + 𝑌 + → 𝑅 − 𝑌 + 𝑋 +

IC IA L

X là nhóm thế, có tính chất electron, 𝑌 + làtác nhân electrophin PƯ thế electrophin khác PƯ thế nucleophin về cách phân cắt và tạo thành các liên

kết. Khi thế electrophin, tác nhân thế là những nhóm thiếu hụt electron, còn nhóm bị thay thế được tách ra không mang theo cặp electron liên kết.

FF

- Cơ chế SE2

Đặc điểm: Tương tự cơ chế SN1, trong cơ chế SE1 sự hình thành liên kết mới và

O

phân cắt liên kết cũ xảy ra đồng thời. PƯ xảy ra qua một giai đoạn.

N

Điểm khác biệt là tỏng PƯ SE1, nhóm thế có thể đi vào phân tử chất PƯ từ phía sau hay phía trước của nhóm bị thay thế vì nó chỉ mang một obitan trống.

Ơ

- Cơ chế SE1: Tương tự cơ chế SN1, PƯ qua hai giai đoạn. Giai đoạn đầu: ion hóa

Y

N

H

chất PƯ thành cacbanion. Giai đoạn sau: kết hợp cacbanion với tác nhân Y+

U

Khác với PƯ SN1, PƯ SE2 có thể xảy ra ở đỉnh (đầu cầu) trong các hợp chất đa vòng.

Q

Một PƯ có thể là SE1 hay SN2 tùy theo bản chất của dung môi.

M

- Cơ chế PƯ thế gốc

KÈ

Đây là loại PƯ đặc trưng của hợp chất no, đặc biệt hiđrocacbon no. Trong đó, nguyên tử hiđro gắn vào cacbon no được thay thế bằng halogen hay một nhóm nguyên tử khác. Một số PƯ xảy ra theo cơ chế gốc: halogen hóa, nitro hóa, sunfo clo hóa, tự oxi

ẠY

hóa, …

D

- Cơ chế PƯ halogen hóa: Đây là PƯ dây chuyền, để khơi mào PƯ người ta thường

dùng nhiệt hay ánh sáng. Metan PƯ với clo (đã được trình bày trong sách giáo khoa chuyên hóa). PƯ qua ba giai đoạn. Các nguyên tử hiđro trong hiđrocacbon no có thể thế lần lượt từ một cho đến hết, mạch cacbon vẫn giữ nguyên. Đối với đồng đẳng cao hơn, khi thế chưa hết các nguyên tử hidro đã xảy ra PƯ phân cắt liên kết cacbon – cacbon theo sơ đồ: 40

- PƯ thế ở nhân thơm Vòng thơm kiểu benzen là vòng liên hợp kín rất bền vững và có năng lượng thơm

IC IA L

hóa khá lớn. Vì vậy, đối với một hợp chất thơm như benzen chẳng hạn, PƯ thế dễ xảy ra hơn PƯ cộng vì trong PƯ cộng hệ thơm bị phá vỡ. Những PƯ thế ở vòng thơm có thể là

PƯ thế electrophin SEAr, thế nucleophin SEAr hoặc thế gốc SRAr. Tuy vậy, do vòng

FF

thơm có mật độ electron cao và dễ tương tác với những tiểu phân electrophin, cho nên PƯ thế đặc trưng và phổ biến hơn cả ở các hợp chất thơm là PƯ electrophin.

O

Cơ chế PƯ thế electrophin: Về lý thuyết PƯ giữa hợp chất thơm ArH và tác nhân E+ tạo sản phẩm ArE và H+, có thể xảy ra theo ba cơ chế khác nhau:

H

Ơ

N

+ Cơ chế một giai đoạn: Tương tự cơ chế SN2 ở dãy no:

U

Y

N

+ Cơ chế hai giai đoạn: Tương tự cơ chế SN1 ở dãy no:

Q

Cơ chế PƯ halogen hóa: PƯ halogen hóa nhân thơm (clo hóa, brom hóa) xảy ra khi có mặt bột sắt. Thực ra bột sắt không phải là chất xúc tác mà chỉ tạo ra clorua hoặc

M

bromua sắt (III). Các muối đó cũng như nhiều axit Liuyt khác (AlCl3, ZnBr2, …) mới

KÈ

chính là xúc tác. Chất xúc tác làm phân cực hoặc phân li phân tử halogen tạo ra tác nhân electrophin trực tiếp cho PƯ thế.

ẠY

Phù hợp với cơ chế trên, khi dùng các hợp chất liên halogen (ICl, BrCl, IBr) làm

chất halogen hóa ta có thể gắn vào vòng thơm nguyên tử halogen nào có độ âm điện nhỏ

D

hơn

Cơ chế PƯ ankyl hóa: Có thể ankyl hóa hợp chất thơm bằng ankyl halogenua, ancol, anken và một số HCHC khác. Khi dùng ankyl halogenua làm chất ankyl hóa cần phải có là một axit Liuyt. KNPƯ của các ankyl halogenua nói chung biến đổi theo thứ tự

41

F > Cl > Br > I, cơ chế tương tự PƯ halogen hóa. Trong trường hợp ankyl hóa benzen

FF

IC IA L

bằng R–Cl vàAlCl3 cơ chế PƯ như sau:

Ảnh hưởng của nhóm thế trong vòng thơm đến KNPƯ thế electrophin: Nhóm thế

O

sẵn có trên nhân benzen có thể làm tăng hay giảm TĐPƯ thế electrophin so với trường hợp của benzen. Nhóm thế đó có thể định hướng nhóm thế mới vào các vị trí ortho, para

N

hay meta. Điều đó phụ thuộc vào bản chất electron của nhóm sẵn có trên nhân thơm thế

Ơ

quyết định. Các nhóm thế có HƯ +I hoặc +C hoặc +H (CH3–, C2H5–, Hal–, –NH2, –NR2,

H

–OH. –OR, –O, …) định hướng cho nhóm thế mới ưu tiên thế vào các vị trí ortho và

N

para. Các nhóm thế có HƯ –I hoặc –C hoặc –H (–CHO, –COR, –COOH, –NO2, –CF3, – R3N+, …)định hướng cho nhóm thế mới ưu tiên thế vào các vị trí meta.

Y

Cơ chế PƯ thế nucleophin

U

PƯ thế nucleophin vòng ở thơm có thể xảy ra với liên kết C–H (thế H) hoặc liên kết

Q

C–X (thế nguyên tử khác H). PƯ thế nucleophin nguyên tử X quan trọng và phổ biến hơn

M

PƯ thế nucleophin nguyên tử H. Ứng với PƯ thế X có ba loại cơ chế sau: thế nucleophin lưỡng phân tử (SN2Ar), thế nucleophin đơn phân tử (SN1Ar), cơ chế tách–cộng (aryn).

D

ẠY

KÈ

Chủ yếu xét cơ chế thế nucleophin lưỡng phân tử.

Nhóm Z làm giải tỏa điện tích âm nên ion trung gian được ổn định. Nhóm Z càng hút electron mạnh, anion trung gian càng ổn định, PƯ xảy ra càng mạnh. Ảnh hưởng của nhóm Z thể hiện mạnh mẽ nhất khi nó ở vị trí para đối với với nhóm bị thế X.

42

c) Cơ chế phản ứng tách Đối với PƯ tách, quan trọng và phổ biến nhất là PƯ tách một nhóm X vànguyên

IC IA L

tử H ở vị trí tạo liên kết bội cacbon–cacbon.

Các PƯ thường xảy ra theo hai loại cơ chế. Loại thứ nhất, thường xảy ra trong

FF

dung dịch, gồm các cơ chế E2, E1, E1cb. Loại thứ hai, thường xuất hiện khi nhiệt phân ở tướng khí, chủ yếu là cơ chế Ei.

O

Cơ chế phản ứng tách E1, E2, E1cb

Cơ chế E2: Cơ chế tách E2 có những nét tương tự cơ chế PƯ thế SN1 vì cũng là

N

PƯ một giai đoạn và đi qua phức hoạt động. Khác với SN2, trong E2 phức hoạt động sinh

Ơ

ra do tương tác giữa tác nhân Y và nguyên tử H trong phân tử chất

Y

N

H

PƯ, phức này tách proton cùng với Y và nhóm X, đồng thời tạo sản phẩm chưa no:

U

X có thể là F, Cl, Br, I, OSO2R, R3N+, …; Y là một anion hay phân tử trung hòa với

Q

cặp electron chưa liên kết như OH, C2H5O, C6H5, NR3, … Về mặt lập thể của PƯ, X có

M

thể bị tách ra cùng nguyên tử H ở cùng phía (tách kiểu cis hay syn) hoặc khác phía với nó (tách kiểu trans hay anti)

KÈ

PƯ E2 xảy ra theo kiểu trans vì nếu so sánh năng lượng các trạng thái chuyển tiếp

thì trạng thái ứng với sự tách kiểu trans ổn định hơn trạng thái ứng với sự tách kiểu cis,

ẠY

không có sự đẩy nhau giữa các nhóm C….H….Y và C….X. Hơn nữa, tách theo kiểu trans thì sự tạo thành cac obitan sẽ thuận lợi hơn. Như vậy,

D

sự tách lưỡng phân tử chỉ xảy ra dễ dàng khi nào bốn trung tâm tham gia PƯ (H–C–C–X) nằm trong một mặt phẳng, nghĩa là nhóm bi tách ở vị trí trans (hay anti) đối với nhau. + Cơ chế E1: Cơ chế tách đơn phân tử E1 tương tự cơ chế thế SN1 về giai đoạn chậm tạo cacbocation, nhưng ở giai đoạn sau thì khác về hướng của PƯ. Trong PƯ E1, cacbocation tách proton tạo sản phẩm chưa no:

43

Trong PƯ tách E1, nhóm X bị tách ra cùng với nguyên tử H ở cacbon bậc cao nhất và tạo nối đôi có nhiều nhóm thế nhất.

Ví dụ:

CH3CH=CHCH3 + CH2=CHCH2CH3

FF

𝐸1

→

CH3CH(OH)CH2CH3

IC IA L

X làCl, Br, I, OSO2R, R2S+, H2O+, …

(Sản phẩm chính) (Sản phẩm phụ)

O

Trường hợp X là nhóm thế không mang điện tích như Cl, Br, I, … và không có sự

Ơ

nguyên tử H ở bậc cao nhất (quy tắc Zaixep).

N

án ngữ không gian thì PƯ E2 cũng chạy theo hướng như PƯ E1, nghĩa là X bị tách cùng 𝐸2

H

𝐶𝐻3 𝐶𝐻 (𝐵𝑟)𝐶𝐻2 𝐶𝐻3 → 𝐶𝐻3 𝐶𝐻 = 𝐶𝐻𝐶𝐻3 + 𝐶𝐻2 = 𝐶𝐻𝐶𝐻2 𝐶𝐻3 d) Cơ chế phản ứng cộng

N

(Sản phẩm chính) (Sản phẩm phụ)

Y

- Cơ chế PƯ cộng electrophin

U

PƯ cộng nhiều giai đoạn: Khi cộng X–Y vào nối đôi hay nối ba thì có thể giả

Q

thuyết rằng X, Y tấn công theo nhiều giai đoạn hoặc đồng thời vào nối đôi.

Theo cơ chế PƯ cộng electrophin thì phần mang điện tích dương X+ tấn công vào nối đôi

M

hay nối ba làm đứt liên kết và hình thành liên kết mới, tạo ra cacbocation. Tiếp theo

KÈ

cacbocation sẽ kết hợp với tiểu phân mang cặp electron dư, thường là tiểu phân mang

D

ẠY

điện âm, tương tự như giai đoạn hai của PƯ SN1

X,Y không tấn công đồng thời vào nối đôi mà theo nhiều giai đoạn nối tiếp nhau, trong đó giai đoạn chậm quyết định TĐPƯ cộng là giai đoạn tấn công của X+ tạo thành

44

cacbocation. Nếu sự cộng xảy ra đồng thời thì PƯ phải chạy theo kiểu cis (kiểu syn),

IC IA L

nghĩa là X, Y tấn cồng cùng một phía nhất định của nối đôi:

Nếu như X,Y cộng không đồng thời thì PƯ có thể chạy theo kiểu cis (syn)

O

FF

hay kiểu trans (anti):

N

+ PƯ cộng halogen và axit hipohalogenơ: Clo, brom có thể cộng vào anken theo

Ơ

cơ chế gốc hoặc cơ chế electrophin. PƯ cộng của brom vào anken dễ dàng nhất, ngay t 0 thường, tuân theo quy luật là cộng theo kiểu trans

H

+ PƯ cộng hiđro halogenua: Cả bốn hidro halogenua đều PƯ được với anken t0

N

thường. Giai đoạn chậm của PƯ là giai đoạn tấn công của H+ vào nối đôi, vì vậy KNPƯ

Y

của các halogen tăng theo lực axit HF < HCl < HBr < HI. PƯ cộng hiđro halogenua cho

U

sản phẩm cộng có thể theo kiểu cis hoặc kiểu trans.

Q

+ PƯ cộng nước: Nước trong dung dịch loãng của axit mạnh PƯ với anken Khả năng phản ứng và hướng cộng electrophin

M

KNPƯ: Nếu mật độ electron ở liên kết bội càng cao và nếu cation trung gian càng

KÈ

ổn định thì PƯ càng dễ xảy ra. Các nhóm đẩy electron làm tăng KNPƯ của anken, các nhóm thế hút electron sẽ có ảnh hưởng ngược lại.

Các quy luật về ảnh hưởng của nhóm thế đến KNPƯ cộng electrophin của anken

ẠY

nói chung cũng có thể áp dụng cho các ankin. So với anken thì ankin có KNPƯ cộng

D

electrophin thấp hơn.

Hướng cộng electrophin: Khi cộng một tác nhân không đối xứng (ICl, HCl, HI,

H2SO4, …) vào phân tử anken đối xứng chỉ có thể tạo ra một sản phẩm cộng duy nhất.

Nhưng nếu anken không đối xứng thì PƯ cộng có thể xảy ra theo hai hướng khác nhau:

45

PƯ ưu tiên chạy theo hướng nào là tuân theo quy tắc Maccopnhicop. Theo quy tắc này,

IC IA L

khi cộng một anken không đối xứng với tác nhân không đối xứng thì sản phẩm chính ứng với phần mang điện tích dương của tác nhân đính vào cacbon mang nối đôi đã được hiđro hóa nhiều hơn (tức là có ít gốc R hơn), phần mang điện tích âm của tác nhân sẽ đính vào cacbon mang nối đôi ít bị hiđro hóa hơn (tức có nhiều gốc R hơn).

FF

2.3.5. Chuyên đề 5: Hiđrocacbon HIĐROCACBON NO

O

Hiđrocacbon no là hiđrocacbon chỉ chứa liên kết trong phân tử, gồm 2 loại là

N

ankan (mạch hở) và xicloankan (mạch vòng). a) Ankan

Ơ

Ankan (hay parafin) là hiđrocacbon no, mạch hở, có công thức chung CnH2n+2

H

(n≥1). Ankan sau khi mất 1 nguyên tử H sẽ tạo thành gốc hiđrocacbon (gốc ankyl).

N

Đồng phân: Từ C4H10 trở lên mới có ĐP mạch cacbon. Số nguyên tử cacbon (n)

Y

trong ankan (CnH2n+2) càng lớn thì số ĐPCT (t) càng tăng mạnh.

U

PƯ thế: Nếu có nhiều sản phẩm monohalogen thì tỉ lệ % các sản phẩm phụ thuộc vào số lượng nguyên tử H cùng loại ni và KNPƯ ri của những nguyên tử hiđro đó. KNPƯ

Q

tăng theo trình tự I C–H < II C–H < III C–H vì bậc cacbon càng cao, gốc tự do trung gian

M

sinh ra càng bền và càng làm tăng TĐPƯ.

KÈ

PƯ tách

Tách H2: Thường xảy ra với ankan mạch ngắn và cần xúc tác Cr2O3, Cu, Pt, tạo

hiđrocacbon không no. Riêng trường hợp CH4 không thể có PƯ tách bình thường mà tùy

ẠY

điều kiện có thể thu được axetilen hoặc muội than với hiđro.

D

PƯ crackinh: Bẻ gãy mạch cacbon của ankan để tạo ra hỗn hợp các ankan và

anken có mạch cacbon ngắn hơn. PƯ crackinh gồm crackinh nhiệt (xảy ra theo cơ chế gốc) và crackinh xúc tác (xảy ra theo cơ chế dị li). b) Xicloankan Xicloankan là hiđrocacbon no, có một hay nhiều vòng

46

PƯ cộng mở vòng: Chỉ có xiclopropan và xiclobutan có PƯ cộng mở vòng, các PƯ tương tự hiđrocacbon không no. Vòng 5, 6 cạnh trở lên không tham gia PƯ cộng mở vòng. Vòng 4 cạnh chỉ PƯ cộng mở vòng với tác nhân là H2, vòng 3 cạnh có thể cộng mở vòng với tác nhân H2, Br2, HBr, H2SO4, …

IC IA L

PƯ thế: Vòng bền tham gia PƯ thế như ankan.

HIĐROCACBON KHÔNG NO

Hiđrocacbon không no là hiđrocacbon có chứa liên kết đôi hoặc liên kết ba hoặc cả hai loại liên kết đó trong phân tử. Ở hóa 11, ta sẽ tìm hiểu về anken, ankin

FF

a) Anken (hay olefin) là hiđrocacbon không no, có một liên kết đôi C=C, mạch hở, Đồng phân: Anken có hai loại ĐP: ĐPCT và ĐPHH. Tính chất hóa học

O

công thức chung CnH2n (n 2).

N

Trung tâm PƯ của anken là nối đôi, liên kết dễ đứt ra và dễ dàng tác dụng với tác

Ơ

nhân nucleophin. PƯ đặc trưng nhất của anken là PƯ cộng vào nối đôi, đặc biệt là cộng

H

tác nhân nucleophin. PƯ trùng hợp về bản chất cũng là một dạng của PƯ cộng. PƯ oxi

N

hóa ở nối đôi xảy ra khá dễ dàng và có ý nghĩa quan trọng.

PƯ cộng hiđro, brom, clo, hiđro halogenua,

Y

Cộng brom và clo: PƯ dễ xảy ra trong các dung môi CCl4, CHCl3, H2O, …

U

Nếu trong hỗn hợp PƯ có chất nucleophin như Cl , I , H2O, CH3OH, … thì sẽ sinh

Q

ra sản phẩm cộng chất nucleophin đó.

M

Cộng hiđro halogenua: Đây là PƯ cộng electrophin, nếu có nhiều sản phẩm, sản

KÈ

phẩm chính tuân theo quy tắc Maccopnhicop. Khi cộng hiđro halogenua vào anken, HI tác dụng dễ dàng nhất, còn HF khó khăn nhất: HI > HBr > HCl >> HF. Vì vậy ngay cả HCl 37% cũng không cộng vào etilen, chỉ khi dùng HCl khan có chất xúc tác (AlCl3, …)

ẠY

PƯ cộng mới xảy ra. Các PƯ cộng H2SO4, H2O (xúc tác H+) cũng xảy ra theo cơ chế

D

cộng electrophin như trên và cũng tuân theo quy tắc Maccopnhicop. Muốn thu được

ancol từ anken mà nhóm –OH đính vào C bậc cao hơn, ngoài PƯ cộng H2O, người ta thường cho Hg(OCOCH3)2 tác dụng với anken, sau đó khử sản phẩm sinh ra bằng NaBH4.

Muốn thu được ancol từ anken mà nhóm –OH đính vào C bậc thấp hơn, người ta thường cho boran tác dụng anken, sau đó oxi hóa sản phẩm sinh ra

47

PƯ thế: Ở nhiệt độ cao (500–6000C) một số anken đầu dãy đồng đẳng có thể tham gia PƯ thế bởi clo. Để thực hiện PƯ thế brom vào vị trí anlyl (hoặc vị trí benzyl) tốt hết nên dùng N– bromsucxinimit (viết tắt NBS).

IC IA L

PƯ oxi hóa: Oxi hóa bằng KMnO4: trong nước hoặc kiềm loãng, nguội, oxi hóa nối đôi của anken thành 1,2–điol. →

3CH2=CH2 + 2MnO 4 + 4H2O

3HOCH2CH2OH + 2MnO2 + 2OH

(màu hồng)

(màu nâu đen)

FF

Dựa vào sự biến đổi màu (dung dịch màu hồng sang kết tủa nâu đen) PƯ trên dùng để nhận biết sự có mặt của nối đôi, nối ba. Dung dịch KMnO4 trong axit (đun nóng)

O

oxi hóa mạnh làm đứt mạch cacbon chỗ nối đôi.

N

PƯ này dùng để xác định vị trí của nối đôi dựa vào cấu tạo của sản phẩm oxi hóa.

Oxi hóa bằng ozon: Ozon có thể cộng vào nối đôi để tạo thành ozonit.

Ơ

Ozonit là chất không bền, tác dụng với nước (đặc biệt là khi có chất khử như Zn)

H

sinh ra anđehit (nếu cacbon nối đôi bậc II) hoặc xeton (nếu cacbon nối đôi bậc III).

N

Nếu cho thêm vào hỗn hợp PƯ một chất oxi hóa như H2O2 thì các anđehit sinh ra sẽ

Y

chuyển ngay thành axit cacboxylic tương ứng. PƯ cộng O3 rồi thủy phân như trên được gọi là PƯ ozon phân và cũng được dùng để xác định cấu tạo của hợp chất không no bằng

Q

b) Ankađien

U

cách suy ngược từ cấu tạo các sản phẩm.

M

Ankađien (hay đien) là hiđrocacbon không no, có hai liên kết đôi C=C, mạch hở,

KÈ

công thức chung CnH2n–2 (n≥3).

Tương tự anken, ankađien cũng có PƯ cộng, PƯ trùng hợp, PƯ oxi hóa.

Ngoài ra, ankađien còn có PƯ vừa cộng, vừa đóng vòng gọi là PƯ Diels–Alder.

ẠY

Cộng hiđro: Nếu dùng lượng hạn chế hiđro và điều kiện êm dịu thì sản phẩm như

D

sau:

48

Để thực hiện PƯ khử chọn lọc vào vị trí 1,4 có thể dùng chất khử là Na(Hg)/C2H5OH hoặc Na/NH3 lỏng.

Cộng halogen, hiđro halogenua: Tỉ lệ hai sản phẩm cộng 1,2 hoặc 1,4 phụ thuộc vào nhiệt độ.

IC IA L

c) Khái niệm về tecpen Tecpen là tên gọi nhóm hiđrocacbon không no thường có công thức chung(C5H8)n (n ≥2), thường gặp trong giới thực vật, nhất là trong tinh dầu thảo mộc như dầu thông, sả, quế, chanh, … Dù mạch hở hay mạch vòng, tecpen đều dường như do các đơn vị isopren

FF

C5H8 nối với nhau theo kiểu “đầu nối với đuôi”. d) Ankin

O

Ankin là hiđrocacbon không no, có một liên kết ba C C, mạch hở, công thức

N

chung làCnH2n–2 (n ≥ 2).

Phân tử ankin có liên kết ba do hai nguyên tử Csp tạo nên, về độ âm điện thì Csp >

Ơ

Csp2 > Csp3 . Vì vậy phân tử axetilen hai nguyên tử C và hai nguyên tử H nằm trên đường

H

thẳng, liên kết Csp–H phân cực mạnh hơn liên kết Csp2 –H.

N

Cộng hiđro, halogen (clo và brom), nước: Nếu dùng xúc tác là Pd, nhất là khi

Y

dùng PbCO3 hoặc BaSO4, PƯ sẽ dừng lại ở giai đoạn tạo anken. Cộng halogen xảy ra theo hai giai đoạn, giai đoạn sau xảy ra khó khăn hơn giai đoạn trước. Nói chung ankin

U

làm mất màu nước brom chậm hơn anken. Các đồng đẳng của ankin cộng nước tạo xeton,

Q

riêng axetilen tạo anđehit.

M

PƯ thế bằng ion kim loại

KÈ

Do sự phân cực của liên kết Csp– H các ank–1–in có hiđro linh động hơn ankan và anken cho nên có thể tham gia PƯ thế nguyên tử H bằng kim loại.

PƯ oxi hóa: Tương tự anken, ankin dễ bị oxi hóa bởi KMnO4 (màu tím mất đi, tạo

ẠY

kết tủa màu nâu đen, đồng thời tạo CO2, HOOC–COOH, …). PƯ ozon phân: Ankin PƯ

D

với ozon rồi thủy phân sinh ra axit cacboxylic. Khi ấy mạch cacbon bị đứt ở liên kết ba.

PƯ này dùng để xác định cấu tạo của ankin.

HIĐROCACBON THƠM Hiđrocacbon thơm (aren) là hiđrocacbon mạch vòng có tính thơm. Hiđrocacbon thơm cũng có tính không no nhưng cần được xét riêng vì tính chất của nó rất đặc trưng, rất khác với anken và ankin.

49

PƯ đặc trưng của benzen là PƯ thế bởi các chất electrophin.

Phản ứng thế Với clo, brom (PƯ halogen hóa): Benzen không PƯ với nước brom nhưng PƯ được với brom nguyên chất khi có mặt bột sắt (hoặc FeBr3, FeCl3, AlCl3, ZnCl2, …).

IC IA L

Trong điều kiện như trên, toluen tham gia PƯ dễ dàng hơn và tạo hỗn hợp hai ĐP ortho, para. Nếu chiếu sáng (không có Fe), toluen và etylbenzen lại tham gia PƯ ở nhánh dễ dàng hơn metan.

Với axit nitric (PƯ nitro hóa): Đun nhẹ benzen với hỗn hợp HNO3 đặc và H2SO4

FF

đặc sẽ xảy ra PƯ thế tạo thành nitrobenzen. Với toluen, PƯ thế xảy ra ngay t0 phòng và sinh ra hỗn hợp 3 ĐP vị trí, trong đó sản phẩm là ortho– (56%), para– nitro (41%).

O

Với H2SO4 hoặc SO3 (PƯ sunfo hóa): Đun nóng benzen với H2SO4 đặc đồng thời chưng cất nước sẽ thu được axit benzensunfonic (C6H5–SO3H).

N

Với dẫn xuất halogen hoặc ancol (PƯ ankyl hóa Friđen–Crap): Benzen tác dụng với

Ơ

etyl clorua có mặt AlCl3 khan làm xúc tác thu được etylbenzen và lượng nhỏ

H

đietylbenzen. Nếu dùng propyl clorua sẽ thu được hỗn hợp propylbenzen và

N

isopropylbenzen với tỉ lệ mol 1 : 2. Có thể thay các dẫn xuất halogen bằng ancol hoặc anken để ankyl hóa benzen.

Y

Với clorua axit và anhiđrit axit (PƯ axyl hóa Friđen–Crap): Xúc tác làAlCl3 khan,

U

sinh ra sản phẩm là xeton thơm Cơ chế PƯ thế: Các PƯ trên đều là PƯ thế electrophin vì

Q

các tác nhân trực tiếp tấn công vào vòng benzen đều là những tiểu phân mang điện tích

M

dương như Br+, NO2 , +SO3, CH3CH2 , CH3C+=O, …

KÈ

Khác với etilen và axetilen, benzen không PƯ với dung dịch KMnO4 nhưng toluen và các đồng đẳng khác của benzen khi đun nóng với dung dịch KMnO4 (hoặc K2Cr2O7) lại bị oxi hóa ở nhóm ankyl sinh ra muối của axit hữu cơ.

ẠY

Benzen cũng tham gia PƯ ozon phân, cụ thể là tác dụng với ozon sinh ra triozonit,

D

sau đó thủy phân khử triozonit thu được glioxal (CHO)2 2.3.6. Chuyên đề 6: Ancol, phenol, ete Thay hiđro ở nguyên tử cacbon no của hiđrocacbon bằng nhóm hiđroxyl ta được ancol (ROH), còn khi thay hiđro ở nhân benzen ta được phenol (ArOH). a) Ancol Ancol làHCHC cónhóm hiđroxyl liên kết với nguyên tử cacbon no của gốc hiđrocacbon 50

PƯ thế nguyên tử hiđro trong nhóm –OH Với kim loại kiềm: Ancol tác dụng được với những kim loại mạnh như Na, K, Li, không PƯ với dung dịch kiềm. Các ancolat kim loại kiềm có tính bazơ mạnh hơn NaOH nên dễ bị thủy phân tạo ancol. Các ancolat tác dụng với dẫn xuất halogen tạo ete theo

IC IA L

phương trình: C2H5–ONa + I–CH3 C2H5–O–CH3 + NaI PƯ thế cả nhóm –OH

Với axit vô cơ mạnh: Ancol PƯ với các axit mạnh như HI, HBr, HCl, H2SO4, … tạo sản phẩm thế và nước. Trong các PƯ ancol đóng vai trò như một bazơ và thường xảy

FF

ra theo cơ chế SN1, nhất là đối với ancol bậc II, III.

KNPƯ giảm theo thứ tự: HI > HBr > HCl; ancol bậc III > ancol bậc II > ancol bậc I.

O

Để phân biệt ancol thuộc ba bậc khác nhau người ta dùng thuốc thử Lucas: (HCl đậm đặc và ZnCl2 khan). Vai trò của ZnCl2 là làm cho liên kết C–OH dễ đứt, ngoài ra

Ơ

𝑍𝑛𝐶𝑙2

Phương trình chung: 𝑅𝑂𝐻 + 𝐻𝐶𝑙 →

N

còn làm tăng tính axit của HCl nhờ tạo H+(ZnCl3).

𝑅𝐶𝑙 + 𝐻2 𝑂. Ancol bậc III PƯ nhanh ở t0 thường,

H

cho ngay lớp chất lỏng dạng dầu của dẫn xuất clo nổi lên trên mặt dung dịch nước. Ancol

N

bậc II PƯ chậm ở t0 thường, mới đầu chỉ làm cho dung dịch hơi đục. Ancol bậc I không

Y

PƯ ở t0 thường, dung dịch vẫn còn trong.

U

Với PCl5, PBr3, PI3, SOCl2: Ancol PƯ với các hợp chất halogen trên sinh ra dẫn

Q

xuất halogen tương ứng PƯ tách nước

M

Nếu dùng H2SO4 đặc, t0 170–1800C (hoặc Al2O3 ở 4000C), ancol bị tách nước tạo

KÈ

anken. Đối với các ancol tạo nhiều sản phẩm thì sản phẩm chính tuân theo quy tắc Zaixep: Nhóm –OH tách cùng H ở C bậc cao. PƯ tách nước thường xảy ra theo cơ chế E1.

PƯ oxi hóa

ẠY

Ancol bậc I, II dễ bị oxi hóa bởi nhiều chất oxi hóa như K2Cr2O7 (môi trường axit),

D

KMnO4 (môi trường axit hoặc bazơ), CuO, … Ancol bậc I bị oxi hóa thành anđehit rồi axit cacboxylic; ancol bậc II cho xeton; còn ancol bậc III không PƯ. Để oxi hóa ancol bậc I thành anđehit người ta dùng PCC (viết tắt của piriđin clorocromat) C5H5N+HClCrO3 hoặc PDC (viết tắt của piriđin đicromat) [C5H5NH]2+Cr2O 72. Ngay cả khi trong phân tử ancol có nhóm chức nhạy cảm đối với chất oxi hóa mà dùng PCC hoặc PDC thì cũng chỉ PƯ ở nhóm –OH màthôi.

51

PƯ đặc trưng của poliancol PƯ tạo phức: Các ancol có 2 nhóm OH liên tiếp tác dụng với Cu(OH)2 tạo ra dung dịch phức chất màu xanh lam rất đặc trưng. b) Phenol

IC IA L

PƯ của nhóm hiđroxyl Tính axit: Do HƯ +C của nhóm –OH và–C của C6H5, phenol có tính axit mạnh hơn ancol. Tính axit càng mạnh khi có những nhóm hút electron, càng yếu khi có những

nhóm đẩy electron. Tính axit của phenol rất yếu nên phenol không làm đổi màu quỳ tím,

FF

không tác dụng với NaHCO3, axit cacbonic có thể đẩy phenol ra khỏi muối phenolat.

Phenol có thể tạo phức màu tím với FeCl3.

O

PƯ tạo thành ete: Muốn điều chế ete của phenol ta không thể đun nóng phenol với H2SO4 đặc được mà phải cho muối phenolat tác dụng với dẫn xuất halogen theo phương

N

trì nh: C6H5O–Na + Br–C2H5 C6H5–O–C2H5 + NaBr

Ơ

PƯ trên xảy ra theo cơ chế SN2 do đó dẫn xuất halogen bậc I dễ PƯ hơn bậc II và

H

nhất là dẫn xuất bậc III (trong điều kiện trên sẽ cho PƯ tách).

N

PƯ tạo thành este: Do HƯ +C của nhóm –OH nên phenol không thể tham gia PƯ trực tiếp với HCl, HBr, CH3COOH, … như ancol. Muốn điều chế este của phenol với

U

PƯ ở vòng benzen

Y

axit axetic phải dùng anhiđrit axit hoặc clorua axit.

Q

PƯ thế: Nhóm –OH định hướng các nhóm thế khác vào các vị trí ortho vàpara.

M

Phenol tác dụng ngay với nước brom (dung môi là nước) cho kết tủa trắng là 2,4,6–

KÈ

tribromphenol. Nếu PƯ xảy ra trong dung môi kém phân cực như CCl4, CHCl3, CS2, … sẽ sinh ra hỗn hợp o–bromphenol vàp–bromphenol. Nếu dùng dung dịch HNO3 đặc (có H2SO4 đặc) thu được chất rắn màu vàng là 2,4,6– trinitrophenol (axit picric).

ẠY

PƯ oxi hóa: Phenol rất dễ bị oxi hóa ngay cả bởi oxi không khí, tạo các sản phẩm

D

mầu, có cấu tạo phức tạp. Khi bị oxi hóa mạnh bằng K2Cr2O7 (môi trường axit), phenol cho p–hiđroquinon, chất này dễ bị oxi hóa bởi AgBr sinh ra p– benzoquinon và bạc kim loại.

52

IC IA L

c) Ete

Công thức chung là R–O–R’, trong đó R, R’ có thể là gốc ankyl, ankenyl, aryl, …

Khi nguyên tử O của ete nằm trong vòng ta có ete vòng. Những ete vòng có 3 cạnh có KNPƯ cao nên được xếp vào loại riêng gọi là epoxi (hay oxiran).

FF

Ete có PƯ phân cắt liên kết C–O bằng axit (HI > HBr) tạo thành sản phẩm thế nucleophin nhóm ankoxi: R–O–R’ + HI t0 R–I + R’–OH. Ancol tạo thành nếu có dư HI

O

sẽ tiếp tục PƯ tạo R’–I. 2.3.7. Chuyên đề 7: Anđehit, xeton

N

Anđehit và xeton đều là những hợp chất chứa nhóm cacbonyl C=O. Vì vậy chúng

Ơ

được gọi là hợp chất cacbonyl.

H

a) Anđehit

N

PƯ cộng các chất nucleophin: Do sự phân cực liên kết C=O làm xuất hiện điện tích dương ở nguyên tử C nên anđehit có thể cộng nhiều tác nhân nucleophin khác nhau.

Y

PƯ thế nguyên tử oxi của nhóm C=O

U

Tạo liên kết cacbon–cacbon: Bản chất: PƯ xảy ra giữa một phân tử anđehit và một

Q

phân tử khác có nhóm C–H linh động tức C–H ở bên cạnh một nhóm hút electron như –

M

C=O, –NO2, … PƯ qua hai giai đoạn với xúc tác là axit hoặc bazơ.

D

ẠY

KÈ

PƯ có thể dừng lại ở giai đoạn cộng hoặc tiếp diễn tạo sản phẩm thế.

Tạo liên kết cacbon–nitơ (PƯ ngưng tụ với dẫn xuất của amoniac R’–NH2).

Phương trì nh chung: R–CH=O + H2N–R’ →

R–CH=N–R’ + H2O

R’ có thể là –OH; C6H5; –NH–C6H5 (phenylhiđrazin); R’ có thể là hai hoặc nhiều gốc hiđrocacbon liên kết trực tiếp với N trong nhóm –NH2 trên.

53

PƯ khử và oxi hóa PƯ khử: Tương tự anken, anđehit có thể cộng hiđro tạo ancol bậc I. Khác anken, anđehitcó thể bị khử bởi LiAlH4 tạo ancol bậc I 𝐶𝐻𝐶𝐻3 = 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻 = 𝑂 + 𝐿𝑖𝐴𝑙𝐻4 → 𝐶𝐻3 𝐶𝐻 = 𝐶𝐻 − (𝑂𝐿𝑖 )𝐻 + 𝐴𝑙𝐻3 𝐶𝐻3 𝐶𝐻 = 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻2 𝑂𝐻 + 𝐿𝑖𝐶𝑙

IC IA L

𝑛ướ𝑐

𝐶𝐻3 𝐶𝐻 = 𝐶𝐻 − (𝑂𝐿𝑖)𝐻 + 𝐻𝐶𝑙 →

PƯ oxi hóa: Anđehit dễ bị oxi hóa thành axit tương ứng hoặc muối của axit tương

ứng. Chất oxi hóa có thể là KMnO4, [Ag(NH3)2]+ (có trong thuốc thử Tollens), Cu2+ (có trong thuốc thử Felling), Cu(OH)2, … Với Cu2+ hoặc Cu(OH)2 thìCu2+ bị khử thành Cu+

FF

dạng Cu2O đỏ gạch).

PƯ oxi hóa–khử: Các anđehit không có H như C6H5–CHO, HCHO, (CH3)3C–

O

CHO, … khi gặp kiềm đặc sẽ oxi hóa, khử lẫn nhau tạo thành muối của axit và ancol

N

tương ứng.

Ơ

b) Xeton

H

Xeton là hợp chất cacbonyl có chứa nhóm –CO– liên kết với hai nguyên tử cacbon R–CO–R’

N

Do có nhóm C=O như anđehit nên xeton có một số tính chất tương tự anđehit

Y

(cộng vào C=O, thế nguyên tử oxi trong C=O, …). Tuy vậy, KNPƯ của xeton kém so

U

với anđehit. Bên cạnh đó, xeton khó bị oxi hóa vì không có nguyên tử hiđro nối với

Q

nhóm C=O.

PƯ cộng nucleophin: Xeton có khả năng cộng tác nhân nhiệt phân như anđehit.

M

PƯ thế nguyên tử oxi của nhóm cacbonyl: Nhóm cacbonyl của xeton không tham

KÈ

gia PƯ thế tạo thành liên kết cacbon–cacbon (trừ axeton và một số xeton khác), song có thể PƯ với dẫn xuất của amoniac tương tự anđehit.

Các PƯ khử và oxi hóa: Tương tự anđehit, xeton cũng bị khử bởi H2 (Ni),

ẠY

LiAlH4, … (tạo ancol bậc II). Khác với anđehit, xeton không bị oxi hóa bởi các chất oxi

D

hóa yếu như [Ag(NH3)2]+, Cu(OH)2, …

PƯ ở gốc hiđrocacbon no: Nguyên tử hiđro ở vị trí

đối với nhóm C=O trong

phân tử xeton (anđehit cũng vậy) dễ bị thế bởi clo, brom hoặc iot. Nếu dùng dư halogen và PƯ thực hiện trong môi trường kiềm, các hợp chất cacbonyl kiểu CH3–CO–R (R: hiđro, ankyl, aryl, …) có PƯ cho dẫn xuất trihalogen CX3–CO–R, dẫn xuất này bị kiềm cắt ngay thành CHX3 vàRCOONa. 54

2.3.8 Chuyên đề 8: Axit cacboxylic, este a) Axit cacboxylic là những HCHC có nhóm –COOH liên kết với nguyên tử H hoặc gốc hiđrocacbon Các PƯHH của axit cacboxylic có thể xảy ra theo 5 hướng khác nhau, tùy theo liên

FF

IC IA L

kết bị đứt trong PƯ

PƯ làm đứt liên kết O–H: Thể hiện tính axit của axitcacboxylic. PƯ làm đứt liên

O

kết –CO – OH

N

Phản ứng este hóa: Cơ chế: Gồm hai giai đoạn: Cộng nucleophin ancol vào nhóm

Ơ

cacboxyl đã được hoạt hóa bằng H+; tách nước từ sản phẩm cộng để thu được este ở dạng proton hóa, dạng này tách proton cho este. Đây là PƯ xảy ra rất chậm ở điều kiện thường

H

và là PƯ thuận nghịch.

N

PƯ tạo thành clorua axit hay axyl clorua: Axyl clorua R–CO–Cl là sản phẩm thay

Y

thế –OH của axit cacboxylic bằng nguyên tử clo nhờ tác dụng của PCl5 hoặc SOCl2.

U

PƯ tạo thành anhiđrit axit: Anhiđrit axit là sản phẩm tách một phân tử H2O từ hai

KÈ

M

Q

phân tử axit cacboxylic nhờ tác dụng của P2O5, POCl3, …

ẠY

PƯ tạo thành amit: Amit là sản phẩm thay thế –OH của axit cacboxylic bằng

D

nhóm –NH2. + PƯ khử nhóm –COOH: Ta không thể khử nhóm –COOH bằng hiđro và các chất

khử thông thường nhưng có thể khử bằng LiAlH4 tạo thành ancol bậc I. Về bản chất, đây là là PƯ cộng nucleophin vào nhóm –CO–, thoạt tiên tạo anđehit, sau đó anđehit lại cộng nucleophin sinh ra ancol.

55

+ PƯ làm đứt liên kết R –COOH: PƯ làm đứt liên kết R –COOH chỉ dễ xảy ra đối với HCOOH, HOOC–COOH, … và những axit X–CH2–COOH, trong đó X là nhóm hút electron mạnh. b) Este

IC IA L

Este là sản phẩm thay thế nhóm –OH của nhóm cacboxyl của axit bằng nhóm – OR’ (R là gốc hiđrocacbon).

Các PƯ của nhóm este: Thủy phân: Tính chất quan trọng nhất của este là PƯ thủy phân tạo axit cacboxylic và ancol (hoặc phenol). Thủy phân este chính là quá trình

FF

nghịch của PƯ este hóa. Cơ chế PƯ thủy phân este chính là chiều nghịch của cơ chế este

hóa. PƯ thủy phân không những thuận nghịch mà còn rất chậm. Để chuyển dịch cân

O

bằng về phía tạo axit và ancol ta dùng lượng nước dư; để tăng TĐPƯ thủy phân ta đun nóng hỗn hợp với chất xúc tác axit. Để PƯ xảy ra một chiều và tăng TĐPƯ ta đun este

Y

N

H

Ơ

N

với dung dịch kiềm (PƯ xà phòng hóa).

U

Khử nhóm este: Este không những bị khử bởi LiAlH4 như axit cacboxylic mà còn

Q

bị khử bởi Na/etanol hoặc bằng hiđro trên bề mặt chất xúc tác “đồng cromit’’. Tất cả các

M

phản ứng đó đều tạo ancol bậc I. [𝐻]

KÈ

𝑅 − 𝐶𝑂 − 𝑂𝑅 ′ → 𝑅 − 𝐶𝐻2 − 𝑂𝐻 + 𝑅 ′ 𝑂𝐻 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG BÀI TẬP BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHẦN HOÁ HỮU CƠ LỚP 11.

ẠY

3.1.Một số nguyên tắc xây dựng bài tập

D

 Từ cơ bản đến phát triển tư duy.

 Từ đặc điểm riêng lẻ đến khái quát, hệ thống.  Lặp đi lặp lại những kiến thức khóvàtrừu tượng.  Đa dạng, đủ loại hình nhằm tăng thêm kiến thức vàgiúp học sinh cọ sát.  Cập nhật những thông tin mới.

56

3.2. Một số bài tập bồi dưỡng Dù là bài tập bồi dưỡng cho học sinh giỏi nhưng cũng được xây dựng từ các bài tập bậc thấp đến bậc cao, như thế mới đạt được hiệu quả tốt nhất 3.2.1. Chuyên đề 1: Cấu hình, cấu dạng của hợp chất hữu cơ

IC IA L

Câu 1: Hai hidrocacbon A và B có cùng công thức phân tử C5H12 tác dụng theo tỉ lệ mol 1 : 1 thì A tạo ra 1 dẫn xuất duy nhất còn B tạo ra hỗn hợp 4 dẫn xuất. Xác định tên gọi lần lượt của A và B.

Câu 2: Hỗn hợp khí G gồm hai hiđrocacbon X, Y mạch hở, được lấy theo tỉ lệ mol 2 : 1

FF

(hiđrocacbon có nguyên tử H ở liên kết ba và có phân tử khối nhỏ hơn chiếm thể tích lớn hơn), số liên kết trong hai hiđrocacbon không được vượt quá 2. Cho 20,1 gam X tác dụng

O

hết với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thu được 84,3 gam kết tủa vàng nhạt. Xác định CTCT của hai hiđrocacbon.

N

Câu 3: Hỗn hợp A gồm hidro và anken CnH2n (2 ≤ n) ở 81,90C; 1 atm với tỉ lệ mol 1 : 1.

Ơ

Đun nóng hỗn hợp A với Ni (xúc tác) thu được hỗn hợp khí B có tỉ khối so với H2 bằng

H

17,6.

N

a) Lập biểu thức tính hiệu suất phản ứng hidro hóa theo n b) Tìm công thức phân tử của anken và tính giá trị cụ thể về hiệu suất

Y

c) Đốt cháy hoàn toàn V lit hỗn hợp khí B ở 81,90C; 1 atm và cho toàn bộ sản phẩm cháy

72,06%. Tính V

Q

U

vào bình đựng 150 gam dung dịch H2SO4 98% thấy nồng độ axit bị pha loãng thành

M

Câu 4: Từ dầu mỏ, người ta tách được các hydrocacbon A, B, C. Dưới tác dụng của ánh

KÈ

sáng, brom hóa A (1 : 1) ta thu được sản phẩm A1. Phân tích định lượng A1: 55,81%C; 6,98%H; 37,21%Br. Bằng phương pháp vật lí cho biết A1 gồm hao loại phân tử với số lượng tương đương nhưng có khối lượng hơn kém nhau 2 đvC. B, C có nhiều hơn A hai

ẠY

nguyên tử H.

D

a) Xác định công thức phân tử của A, B, C. b) Cả A, B, C đều không làm mất màu dung dịch brom và chỉ chứa C bậc hai và ba. Tỉ lệ giữa số nguyên tử CIII : số nguyên tử CII ở A là 2 : 3, còn ở B và C là 1 : 4. Cả ba đều chỉ chứa vòng 6 cạnh dạng ghế. Hãy xác địng công thức cấu tạo và viết công thức lập thể của A, B, C.

57

Câu 5: Một hidrocacbon A đối xứng là chất khí ở điều kiện thường thu được từ cracking dầu mở chứa 85,7% cacbon về khối lượng (có thể bỏ qua đồng phân hình học của A).

Nếu thêm HBr vào A thu được hợp chất B. Biết B phản ứng với KCN tạo thành C và phản ứng với KOH tạo thành D. Thủy phân C tạo thành E và oxi hóa D bởi H 2O2 tạo

IC IA L

thành H. Cho D phản ứng với H2SO4 đặc ở những điều kiện khác nhau tạo thành 4 sản phẩm khác nhau: một chất có trong số các chất ở trên và 3 chất còn lại là F, G, I. Biết H là một dung môi cho sơn và được dùng để loại parafin của dầu bôi trơn. H phản ứng với Xác định công thức cấu tạo của tất cả các chất. Viết PTPƯ.

FF

phenylhiazin tạo thành K.

Câu 6: Hợp chất A ( C10H18O) được phân lập từ một loại tinh dầu ở Việt Nam. A không

O

làm mất màu nước brom và dung dịch thuốc tím loãng, cũng không tác dung với H2 có metylxiclohexan. Hãy đề xuất cấu trúc của A.

N

xúc tác Ni, nhưng lại tác dụng với HCl đậm đặc sinh ra 1-clo-4-(1-clo-metyletyl)-1-

Ơ

Câu 7: Một hợp chất X chứa 3 nguyên tố C, H, O có tỉ lệ khối lượng mC : mH : mO = 48 :

H

5 : 8. Hợp chất X có công thức đơn giản nhất trùng với công thức phân tử. Xác định công

N

thức phân tử và viết công thức cấu tạo thuộc loại ancol thơm ứng với công thức phân tử của X.

Y

Câu 8: Hidro hóa một hidrocacbon A (C8H12) hoạt động quang học thu được

U

hidrocacbon B (C8H18) không hoạt động quang học. A không tác dụng với AgNO3/NH3

M

(C8H14).

Q

và khi tác dụng với H2 trong sự có mặt của Pd/PbCO3 tạo hợp chất không quang học

KÈ

a) Lập luận xác định cấu tạo (có lưu ý cấu hình) và gọi tên A, B, C. b) Oxi hóa mãnh liệt A bằng dung dịch KMnO4 trong H2SO4. Viết PTHH. 3.2.2. Chuyên đề 2: Đồng phân trong hợp chất hữu cơ

ẠY

Câu 1: Hợp chất C6H14 khi phản ứng với clo có ánh sáng thì thu được hỗn hợp 2 sản

D

phẩm đồng phân C6H13Cl. Nếu thay hai nguyên tử H của C6H14 thành hai nguyên tử clo thì sẽ tạo ra hỗn hợp sản phẩm gồm bao nhiêu đồng phân?

Câu 2: Hiđrocacbon ứng với công thức phân tử (CTPT) C4H8 cósáu đồng phân (ĐP) A, B, C, D, E, F. Biết A, B, C và D làm nhạt màu brom nhanh chóng (ngay cả trong bóng tối), trong khi E làm mất màu brom chậm và cần đun nóng, còn F không làm nhạt màu brom; các sản phẩm từ các phản ứng (PƯ) của B và C với brom là đồng phân lập thể 58

(ĐPLT) của nhau; A, B, C đều cho sản phẩm giống hệt nhau khi PƯ với H2 (Ni, đun nóng); C có nhiệt độ sôi (t0s) cao hơn B. Xác định công thức cấu tạo (CTCT) từng ĐP. Câu 3: Trình bày công thức Fisơ và xác định cấu hình tuyệt đối của các đồng phân có

IC IA L

cấu tạo sau:

FF

Câu 4: a) Viết công thức cấu tạo và gọi tên anken ít cacbon nhất đồng thời có đồng phân hình học và đồng phân quang học

O

b) Viết các đồng phân hình học và quang học ứng với cấu tạo đó và xác đing cấu hình

N

mỗi đồng phân đối với anken trên

Ơ

Câu 5: a) 2-isopropyl-5-metylxiclohexxanol có 4 đồng phân cis – trans, hãy viết các b) Vẽ cấu dạng của các đồng phân đó

H

đồng phân đó.

N

c) Trong số 4 đồng phân đó đồng phân nào bền nhất

Y

Câu 6: Chất A là một axit hữu cơ có nối đôi C=C và không quang hoạt. Tuy nhiên A có

U

đồng phân quang học và có công thức phân tử là C5H8O2. Khi hydro hóa A thu được B có

Q

tính quang hoạt. Xác định A, B và viết phương trình phản ứng xảy ra.

Câu 7: Viết công thức cấu tạo các đồng phân mạch hở có công thức phân tử C 3H4BrCl,

M

có đồng phân quang học và chỉ có một cacbon phi đối xứng trong phân tử.

KÈ

3.2.3. Chuyên đề 3: Các loại hiệu ứng trong hợp chất hữu cơ Câu 1: Dựa vào hiện tượng cộng hưởng, viết công thức giới hạn (nếu có) của các chất

D

ẠY

sau:

a) CH2=CH-Cl

b) C6H5CN

c) p-NO2-C6H4-NH2

d) C6H5-CH3

Câu 2: So sánh tính axit, bazơ của các HCHC sau:

59

Câu 3: Hãy giải thích vì sao: a) Ancol CH3–CH2–CH2–CH2–OH có nhiệt độ sôi cao hơn nhiệt độ sôi của CH3– CH(CH3) –CH2–OH b) o-nitrophenol có nhiệt độ sôi và độ tan thấp hơn các ĐP meta vàpara của nó

FF

IC IA L

Câu 4: a) Hãy giải thích tính axit của vitamin C có công thức sau:

O

b) Trong hỗn hợp etanol và phenol có mấy loại liên kết hiđro? Loại nào bền nhất? Giải thí ch

N

c) Giải thích vì sao khi cho etanol vào nước thì thể tích hỗn hợp (dung dịch) thu được

Ơ

giảm so với tổng thể tích hai chất ban đầu?

Câu 5:

H

a) Dựa vào các loại HƯ hóa học, hãy cho biết sự định hướng trong các PƯ thế SE (A) của

N

phenol với tác nhân thế

Y

b) Giải thích sự định hướng tác nhân thế vào nhân benzen khi cho toluen tác dụng với

U

HNO3, xúc tác anhidric axetic

Q

c) Khi cho nitro benzen tác dụng với HNO3 có H2SO4 đặc làm xúc tác, đun nóng. Hãy cho biết có những sản phẩm nào tạo thành? Sản phẩm nào là sản phẩm chính?

M

Câu 6: Giải thích tại sao những vị trí o- hay p- của hợp chất C6H5CH2Cl tương đối giàu

KÈ

điện tử trong khi đó tại các vị trí o- hay p- của C6H5CCl3 thì thiếu điện tử.

Câu 7: So sánh tính axit của các hợp chất sau: (1) (CH3)3C-COOH; (2) (3)

CH3CH3CH=CHCOOH;

(4)

(CH3)2CH-COOH;

(5)

ẠY

CH3CH=CHCH2COOH; CH2=CHCH2CH2COOH.

D

Câu 8: Dựa vào hiệu tượng cộng hưởng, viết công thức giới hạn (nếu có) của các chất sau đây:

a) CH2=CH-CH2-Cl b) C6H5-CH3 c) C6H5-CN Câu 9: So sánh độ dài liên kết C-Cl trong CH3CH2Cl vàCH2=CH-Cl. Giải thích.

60

Câu 10: So sánh khả năng tan trong nước của các chất sau: (1) HO(CH2)4OH, (2) HO(CH2)3CHO, (3) C3H7CHO 3.2.4. Chuyên đề 4: Phản ứng hữu cơ, sơ lược cơ chế Câu 1: Khi cho clo tác dụng với isopentan có chiếu sáng thu được hỗn hợp các sản phẩm

IC IA L

sau: 30% 1–clo–2–metylbutan; 15% 1–clo–3–metylbutan; 33% 2– clo–3–metylbutan và 22% 2–clo–2–metylbutan. Hãy chứng minh PƯ tương đối của các nguyên tử hiđro ở nguyên tử cacbon bậc III dễ nhất và cacbon bậc I khó nhất.

Câu 2: Để thủy phân hoàn toàn 0,74 gam một hỗn hợp este của 2 axit monocacboxylic

FF

cần 7,0 gam dung dịch KOH 8% trong nước. Khi đun nóng hỗn hợp este nói trên với axit

H2SO4 80% sinh ra khí X. Làm lạnh X, đưa về điều kiện thường và đem cân, sau đó cho 1

O

khí lội từ từ qua dung dịch brom dư trong nước thì thấy khối lượng khí giảm , trong đó

N

khối lượng riêng của khí gần như không đổi.

3

lạnh và tính khối lượng của chúng.

H

Xác định thành phần hỗn hợp este ban đầu.

Ơ

Tính khối lượng mol của hỗn hợp este, xác định thành phần hỗn hợp khí sau khi đã làm

N

Nêu phản ứng để phân biệt 2 este trên. Viết phương trình phản ứng.

Y

Câu 3:

KÈ

M

Q

U

a) Xét PƯ sau:

PƯ trên xảy ra theo cơ chế SN2 (Ar). Khi thay đổi X ta có bảng sau:

ẠY

X

D

k tốc độ

F

Cl

Br

I

880

1

0,69

0,15

Hãy giải thích mức độ PƯ của các nguyên tố F, Cl, Br, I. b) Xét KNPƯ của etyl clorua; vinyl clorua; phenyl clorua với NaOH, đun nóng.

Câu 4: Có thể điều chế C2H4 từ C2H5Cl bằng PƯ tách HCl trong môi trường kiềm, ancol: 𝑎𝑛𝑐𝑜𝑙,𝑡 0

𝐶2 𝐻5 𝐶𝑙 +𝐾𝑂𝐻 →

𝐶2 𝐻4 + 𝐾𝐶𝑙 + 𝐻2 𝑂

a) Viết phương trình tổng quát 61

b) Phân loại và nêu cơ chế PƯ c) Bazơ nào thường được dùng cho PƯ trên? Nhóm được thay thế là tác nhân nucleophin, vậy tác nhân nucleophin thường gặp những ion nào để có thể tách HX tạo anken? d) Giải thích tại sao ancol không bị khử nước trong môi trường bazơ như RX khử HX

IC IA L

trên.

Câu 5:

a) Cho các chất: CH3CH2CH2Cl; CH2=CHCH2Cl; CH3CH=CHCl. Hãy sắp xếp KNPƯ thủy phân các chất trên xúc tác đó có thêm dimethyl sunfua lại cho cis–but–2–en?

FF

b) Tại sao but–2–in được hidro hóa có xúc tác tạo ra butan nhưng trong cùng điều kiện

O

c) Hãy đánh giá các PƯ sau, PƯ nào đúng, PƯ nào sai? Nếu có PƯ thứ hai tranh chấp thì hãy viết PT và chỉ ra quá trình cuae các PƯ đó.

N

Câu 6: Dùng cơ chế phản ứng để giải thích các kết quả thực nghiệm sau:

Ơ

a) Hằng số tốc độ dung môi phân 3-metylbut-2-enyl clorua trong etanol lớn hơn dung

H

môi phân anlyl clorua 6000 lần

N

b) Sau khi hòa tan but-3-en-2-ol trong dung dịch axit sunfuric rồi để yên một tuần thì thu được cả but-3-en-2-ol vàbut-2-en-1-ol.

U

Y

c) Xử lí but-2-en-1-ol với hidro bromua thì thu được hỗn hợp 1-brombut-2-en và 3brombut-1-en.

M

brombut-1-en.

Q

d) Xử lí but-3-en-2-ol với hidro bromua thì thu được hỗn hợp 1-brombut-2-en và 3-

D

ẠY

KÈ

Câu 7: Hãy giải thích cơ chế của phản ứng sau:

Câu 8: Viết công thức cấu tạo của A, B, C để hoàn thành sơ đồ sau: 𝐿𝑖𝐴𝑙𝐻4

Xitral →

𝐻+

𝐻+

A (C10H18O) → B (C10H16 mạch hở) → C (2,5,5-Trimetylbixiclo[4.1.0]hept-

2-en)

62

Câu 9: Cho n-butan phản ứng với Cl2 theo tỷ lệ 1 : 1 có chiếu sáng thu được hỗn hợp A và hỗn hợp khí B. Để hấp thụ hết khí HCl trong B cần vừa đủ 1,61l dung dịch NaOH 1,25M. Viết phương trình phản ứng thế của n-butan với Cl2 (1:1) và nêu cơ chế phản ứng.

IC IA L

Câu 10: Viết cơ chế phản ứng của 2-metylpropan vàCCl4 được thực hiện ở 130-1400C với sự có mặt của tert-butylpeoxit 3.2.5. Chuyên đề 5: Hiđrocacbon Đầu tiên là bài tập thuộc Hiđrocacbon no

FF

Câu 1: Hỗn hợp X ở thể lỏng, chứa hai ankan. Để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X cần

dùng vừa hết 63,28 lít không khí (đktc). Hấp thụ hết sản phẩm cháy vào dd Ca(OH)2 lấy

O

dư, thu được 36,00g chất kết tủa.

a) Tính khối lượng hỗn hợp X biết rằng oxi chiếm 20% thể tích không khí

N

hoặc C7H16 ( 87,5%); C9H20 (12,5%).

H

ĐS: 5,14g; C6H14 (16,7%); C8H18 (83,3%)

Ơ

hai ankan khác nhau 2 nguyên tử cacbon.

N

b) Xác định CTPT và phần trăm khối lượng của từng chất trong hỗn hợp X nếu biết thêm

Câu 2: Đốt cháy V lít (đktc) hỗn hợp 2 ankan là đồng đẳng kế tiếp nhau cho sản phẩm

Y

cháy lần lượt qua bình 1 đựng CaCl2 khan và bình 2 đựng KOH đặc. Sau khi kết thúc

U

phản ứng thấy khối lượng bình 1 tăng 6,43 gam, bình 2 tăng 9,82 gam. Xác định CTPT

Q

của các ankan và tính % thể tích của mỗi khí.

M

ĐS: CH4 ; C2H6; 25%; 75%.

KÈ

Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn 29,2 gam hỗn hợp hai ankan, hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng Ba(OH)2 thấy khối lượng bình tăng 134,8 gam. Nếu hai ankan là đồng đẳng kế tiếp nhau, hãy lập CTPT của hai ankan.

ẠY

ĐS: C3H8; C4H10

D

Câu 4: Craking n-butan thu được 35 mol hỗn hợp A gồm H2, CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C4H8 và một phần butan chưa bị craking. Giả sử chỉ có các phản ứng tạo ra các sản phẩm trên. Cho A qua bình nước brom dư thấy còn lại 20 mol khí. Nếu đốt cháy hoàn toàn A thìthu được x mol CO2.

a) Tính hiệu suất phản ứng tạo hỗn hợp A b) Tính giá trị x 63

ĐS: 75% Câu 5: Nạp một hỗn hợp khí có 20% thể tích ankan A và 80% thể tích O2(dư) vào khí nhiên kế. Sau khi cho nổ rồi cho hơi nước ngưng tụ ở nhiệt độ ban đầu thì áp suất trong khí nhiên kế giảm đi 2 lần. Thiết lập công thức phân tử của ankan.

IC IA L

ĐS: C2H6 Câu 6: Đốt cháy hoàn toàn 5 lit hỗn hợp khí X gồm C2H4 vàCnH2n+2 (n ϵ N*) cần dùng vừa đủ 23,4 lit O2 (các thể tích khí đo ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất).

a) Xác định công thức phân tử của CnH2n+2, biết rằng CnH2n+2 chiếm từ 45% đến 50% thể

FF

tí ch X. (1)

CnH2n+2 →

(2)

X1 →

(3)

CH3COOC2H5 →

(4)

X2 →

X1

O

b) Cho sơ đồ phản ứng (mỗi mũi tên là một phản ứng):

N

Biết rằng X1, X2 là các hợp chất hữu cơ khác nhau. Hãy viết phương trình hóa học của

Ơ

các phản ứng (ghi rõ điều kiện, nếu có) theo sơ đồ trên.

Hidrocacbon không no

H

Câu 7: Cho V lít hỗn hợp khí X gồm H2, C2H2, C2H4 trong đó số mol của C2H2 bằng số

N

mol của C2H4 đi qua Ni nung nóng (hiệu suất đạt 100%), thu được 11,2 lit hỗn hợp khí Y

Y

(ở đktc), biết tỷ khối hơi của hỗn hợp Y đối với H2 là 6,6. Nếu cho V lit hỗn hợp khí X đi

U

qua dung dịch Brom dư thì khối lượng Brom tăng bao nhiêu?

𝐶2 𝐻6 : 𝑎 𝑚𝑜𝑙 𝑎 = 0,2 𝑎 + 𝑏 = 0,5 => { => { 𝑏 = 0,3 𝐻2 : 𝑏 𝑚𝑜𝑙 30𝑎 + 2𝑏 = 6,6

KÈ

=> {

𝑚𝑌 = 13,2 => H2 dư 𝑛𝑌 = 0,5

M

Ta có: {

Q

Giải:

=> 𝑛𝐶2 𝐻2 = 𝑛𝐶2 𝐻4 = 0,1 𝑚𝑜𝑙 => 𝑚 = 5,4𝑔

ẠY

Câu 8: Cho hiđrocacbon khí A có 6 đồng phân. Đốt cháy hỗn hợp A và O2 dư, sau khi ngưng tụ nước rồi đưa về điều kiện ban đầu thì thể tích hỗn hợp khí còn lại giảm 30% so

D

với hỗn hợp ban đầu, tiếp tục cho qua bình đựng dd KOH dư thì thể tích hỗn hợp giảm 4/7 số còn lại. Xác định công thức phân tử của A.

Giải: 𝐶𝑥 𝐻𝑦 +

𝑥+𝑦 4

𝑦

𝑂2 → 𝑥𝐶𝑂2 + 𝐻2 𝑂 2

Sau khi ngưng tụ nước, khí còn lại gồm CO2 vàO2 dư. {

𝑛𝐶𝑂2 = 𝑎𝑥 𝑛𝑂2 = 𝑏 −

𝑥+𝑦 4

64

Ta có:

𝑏−𝑎𝑦 4

= 0,7(𝑎 + 𝑏) => 3b = (7+2,5y)a (1) 4

𝑥+𝑦

7

4

Thể tích giảm chính làthể tích của CO2 => 𝑎𝑥 = [𝑎𝑥 + 𝑏 − (

) 𝑎]

=> 7ax = 4ax + 4b – 4ax – ay (2) Từ (1) và (2), ta có:

IC IA L

y = 3x – 4 với x ≤ 4 (do làkhí) x = 2 => y = 2 => CTPT C2H2 (loại) x = 4 => y = 8 => CTPT C4H8 (có 6 đồng phân)

FF

Câu 9: Một bình kín chứa hỗn hợp X gồm 0,06 mol axetilen ,0,09mol vinylaxetilen; 0,16 mol H2 và một ít bột Ni. Nung hỗn hợp X thu được hỗn hợp Y gồm 7 hiđrocacbon

O

(không chứa các but-1-in) có tỷ khối hơi đối với H2 là 328/15. Cho toàn bộ hỗn hợp Y đi qua bình đựng dung dịch AgNO3/NH3 dư ,thu được m gam kết tủa vàng nhạt và 1,792 lít

N

hỗn hợp khí Z thoát ra khỏi bình. Để làm no hoàn toàn hỗn hợp Z cần vừa đúng 50ml

Ơ

dung dịch Br2 1M. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính m.

H

Giải:

N

Ta có:

U

Y

𝐶𝐻 = 𝐶𝐻: 0,06 𝑚𝑜𝑙 { 𝐶4 𝐻4 : 0,09 𝑚𝑜𝑙 => mX = 6,56g 𝐻2 : 0,016 𝑚𝑜𝑙 => nY = 0,15 mol

{

M

𝑛𝐶2 𝐻2 (𝑌) = 𝑎 𝑚𝑜𝑙 𝑛𝐶4 𝐻4 (𝑌) = 𝑏 𝑚𝑜𝑙

KÈ

Đặt {

Q

Theo định luật BTKL có mX = mY = 6,56g

2𝑎 + 3𝑏 = 0,06.2 + 0,09.3 − 0,16 − 0,05 = 0,18 (𝑡ℎ𝑒𝑜 𝐵𝑇𝐿𝐾 𝜋) 𝑎 + 𝑏 = 0,15 − 0,08 = 0,07 𝑎 = 0,03 𝑚𝑜𝑙 => m= 13,56g 𝑏 = 0,04 𝑚𝑜𝑙

ẠY

=> {

D

Câu 10: X, Y, Z lần lượt là ankan, ankadien liên hợp và ankin, điều kiện thường tồn tại ở thể khí. Đốt cháy 2,45 L hỗn hợp ba chất này cần 14,7 L khí O2, thu được CO2 vàH2O

có số mol bằng nhau. Các thể tích khí đều đo ở 25oC và1 atm. a) Xác định công thức phân tử của X, Y và Z. b) Y cộng Br2 theo tỉ lệ mol 1:1 tạo ba sản phẩm đồng phân. Dùng cơ chế phản ứng giải thích sự hình thành các sản phẩm này.

65

Giải: a) Gọi công thức trung bì nh của X, Y, Z là C n H 2 n (do số mol CO2 vàH2O bằng nhau).

C n H 2n 

3n 3n / 2 14,7 O 2  nCO 2  nH 2 O , ta có:  n4 2 1 2,45

IC IA L

Vì X, Y, Z điều kiện thường đều tồn tại ở thể khí(trong phân tử, số nguyên tử C  4), nên công thức phân tử của X làC4H10 vàY, Z làC4H6.

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

b) Cơ chế phản ứng :

U

Câu 11: Một anken C6H12 (A) có đồng phân hình học, tác dụng với Br2 cho đibromur (B).

Q

Chất (B) tác dụng với KOH trong rượu đun nóng cho dien (C) và 1 ankin (D). Dien (C) bị oxi hóa bởi KMnO4 đậm đặc và đun nóng cho axid axetic (E) và CO2 (F). Hãy xác

M

định CTC của (A).

KÈ

ĐS: C6H12 +Br2 → C6H12Br2 → C6H10 → CH3COOH + CO2 Để ra được: CH3COOH + CO2 thì (C) phải có cấu tạo:

ẠY

CH3-CH=CH-CH=CH-CH3 => A: CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH3

D

Câu 12: Cracking ankan A, người ta thu được một hỗn hợp khí B gồm 2 ankan và 2 anken. Tỉ khối hơi của B so với H2 dB/H2 = 14,5. Khi dẫn hỗn hợp khí B qua dung dịch Br2 dư, khối lượng hỗn hợp khí giảm đi 55,52%. Tính % thể tích các chất khí trong B. Giải: ̅​̅​̅ 𝑀 = 14,5.2 = 29. Theo định luật BTKL: 𝑚𝐴𝑝ư = 𝑚𝐵 (1) ℎℎ𝐵

66

Phản ứng cracking làm tăng gấp đôi số mol hydrocarbon nên 𝑛𝐵 = 2𝑛𝐴𝑝ư (2) 1 ̅​̅​̅ Lấy (1) chia (2) => 𝑀 = 𝑀𝐴 ℎℎ𝐵 2

=> MA = 29.2 = 58 ⇒ MA = 14n + 2 = 58 ⇒ n= 4

IC IA L

⇒ CTPT A là C4H10 Các ptpư cracking A: C4H10 → CH4 + C3H6 →a

a

a (mol)

b→

FF

C4H10 → C2H6 + C2H4 b b (mol)

O

hh B gồm: CH4: a (mol), C2H6: b (mol), C3H6: a (mol), C2H4: b (mol) Khi dẫn hh qua dd Br2 thì 2 anken bị hấp thụ.

N

𝑚2𝑎𝑛𝑘𝑒𝑛 = 55,52% 𝑚𝐵 = 55,52%𝑚𝐴

N

H

⇔ 9,7984a = 4,2016b ⇔ b ≅ 2,3a (mol)

Ơ

⇒ mC3H6 + mC2H4 = 55,52%.58 (a+b) ⇔ 42a + 28b = 32,2016 (a+b)

𝑛𝐵 = 2(a + b) = 2 (a + 2,3a) = 6,6a (mol) 𝑎

. 100% = 15%

U

=> %𝐶𝐻4 = %𝐶3 𝐻6 =

Y

Ở cùng điều kiện, tỉ lệ số mol cũng chính là tỉ lệ về thể tích 6,6𝑎

𝑏

Q

%𝐶2 𝐻6 = %𝐶2 𝐻4 =

6,6𝑎

. 100% = 35%

M

Câu 13: Đốt cháy một hiđrocacbon A với lượng vừa đủ oxi. Toàn bộ sản phẩm cháy

KÈ

được dẫn qua bình CaCl2 khan dư thì thể tích giảm đi hơn một nửa. a) Xác định CTCT của A. Biết trong A cacbon chiếm 80% về khối lượng. b) Một đồng đẳng B của A mà hàm lượng cacbon trong phân tử nhỏ hơn hàm lượng

ẠY

cacbon trong A là 5%. Cho B tác dụng với rất ít clo ngoài ánh sáng, trong số các sản

D

phẩm thu được có A. Giải thích. c) Hai xicloankan M vàN đều có tỉ khối hơi so với metan bằng 5,25. Khi monoclo hóa (có chiếu sáng) thì M cho 4 hợp chất, N chỉ cho một hợp chất duy nhất.

Hãy xác định CTCT của M và N. Cho biết cấu dạng bền nhất của hợp chất tạo thành từ N. Giải thích.

67

Câu 14: Đốt cháy hoàn toàn 5,6 gam HCHC X rồi dẫn toàn bộ sản phẩm cháy qua bình đựng 300 ml dung dịch Ca(OH)2 1M thu được kết tủa và khối lượng bình tăng 24,8 gam.

Nếu dẫn sản phẩm cháy trên vào 500 ml dung dịch Ba(OH)2 1M thì kết tủa đạt cực đại.

Xác định CTPT của X biết tỉ khối hơi của X so với heli bằng 28.

IC IA L

Xác định CTCT đúng của X biết X có cấu hình trans vàsau khi ozon phân X chỉ thu được một sản phẩm hữu cơ duy nhất là butanal.

Câu 15: Phân tích hoàn toàn 1,240 gam một HCHC A mạch hở bằng CuO, đun nóng thì lượng chất rắn giảm 4,160 gam. Sản phẩm phân tích chỉ gồm CO2 và1,44 gam H2O. Mặt

FF

khác, hòa tan 0,775 gam A trong 25 gam benzen thì thu được một dung dịch đông đặc ở 4,220C. Biết rằng benzen đông đặc ở 5,50C và có hằng số nghiệm lạnh là 5,12.

O

Xác định CTPT của A. Bài tập thuộc hiđrocacbon thơm

N

Câu 16: A, B, C là ba chất hữu cơ có %C, %H (theo khối lượng) lần lượt là 92,3% và

Ơ

7,7%, tỉ lệ khối lượng mol tương ứng là 1 : 2 : 3. Từ A có thể điều chế B hoặc C bằng

H

một phản ứng. C không làm mất màu nước brom. Đốt 0,1 mol B rồi dẫn toàn bộ sản

N

phẩm cháy qua bình đựng dung dịch nước vôi trong dư. a) Tính khối lượng bình tăng hay giảm

Y

b) Tính khối lượng dung dịch tăng hay giảm

U

Giải: 92,3 7,7

:

12

1

= 1 ∶ 1.

M

𝑛𝐶 : 𝑛𝐻 =

Q

Theo giả thiết ta thấy A, B, C có cùng công thức đơn giản nhất.

KÈ

Công thức đơn giản nhất của A, B, C là CH. Từ A có thể điều chế B hoặc C bằng một phản ứng; C không làm mất màu nước brom nên A làC2H2, B làC4H4; C làC6H6 (benzen).

ẠY

Sơ đồ đốt cháy B : 𝑡0

D

𝐶4 𝐻4 + 𝑂2 → 4𝐶𝑂2 + 2𝐻2 𝑂 (1)

0,1 mol

0,4 mol 0,2 mol

Dẫn toàn bộ sản phẩm cháy vào bình đựng nước vôi trong dư thì xảy ra phản ứng : 𝐶𝑂2 + 𝐶𝑎 (𝑂𝐻 )2 → 𝐶𝑎𝐶𝑂3 + 𝐻2 𝑂 (2) 0,4

0,4

0,2

68

Khối lượng bình nước vôi trong tăng bằng tổng khối lượng của CO2 vàH2O = 0,4.44 + 0,2.18=21,2 gam.

Khối lượng kết tủa bằng 0,4.100 = 40 gam. Như vậy khối lượng kết tủa tách ra khỏi dung dịchlớn hơn khối lượng nước và CO2 nên khối lượng dung dịch giảm là 40 – 21,2 =18,8

IC IA L

gam.

Câu 17: Hiđrocacbon A chứa vòng benzen trong phân tử không có khả năng làm mất

màu dd brom, % khối lượng cacbon là 90%, khối lượng mol phân tử nhỏ hơn 160 g. Tìm

CTPT, CTCT của A, biết khi tác dụng với brom theo tỉ lệ mol 1:1 trong điều kiện đun

FF

nóng có bột sắt hoặc không có bột sắt, mỗi trường hợp đều tạo được một dẫn xuất monobrom duy nhất.

O

Câu 18: Hỗn hợp X gồm 3 hiđrocacbon A, B, C đều là chất khí ở điều kiện thường. Nếu đốt hỗn hợp gồm A hoặc B hoặc C với oxi vừa đủ thì sản phẩm thu được ở 135oC có thể

N

tích bằng thể tích của hỗn hợp ban đầu. Nếu dẫn 3.36 lít khí X (đktc) từ từ đi vào dd bạc

Ơ

nitrat trong amoniac dư thu được 7,35g kết tủa. Đốt cháy phần khí còn lại thu được 6,60g

H

CO2 và 3,60g nước. Tìm CTPT và CTCT của A, B, C.

N

Câu 19: Cho 0,5 kg C6H6 tác dụng với hỗn hợp gồm 0,9 kg dd H2SO4 96% và0,72 kg dung dịch HNO3 66%. Giả sử benzen được chuyển hóa thành nitrobenzen và được tách

Y

ra khỏi hỗn hợp axit dư. Tính:

U

a) Khối lượng nitrobenzen thu được và C% dd thu được sau phản ứng.

Q

b) Thể tích dd NaOH 1M cần dùng để trung hòa 5g dd sau phản ứng.

M

Câu 20: Biết A làmột hiđrocacbon thơm chứa nhân benzen cósố cacbon trong phân tử í t

KÈ

hơn 14 cacbon, A có thể bị oxi hóa bởi dung dịch KMnO4 để cho sản phẩm B. Cho 3,12g A tác dụng vừa đủ với 96g dung dịch brom 5% trong bóng tối. Mặt khác, để trung hòa 2,44g B cần 2 lít Ba(OH)2 0,005M.

ẠY

a) Xác định công thức cấu tạo của A vàB.

D

b) Tí nh thể tích dung dịch KMnO4 0,1M cần dủ dùng để oxi hóa 3,12g A thành B trong môi trường H2SO4 biết rằng sản phẩm oxi hóa có CO2 thoát ra.. C làmột đồng đẳng kế

tiếp của A có 5 đồng phân, trong đó có một số đồng phân được điều chế bằng cách cho A tác dụng với clorua metyl trong điều kiện có FeCl3 làm xúc tác. Viết phương trình phản ứng vàgiải thí ch sự tạo thành các đồng phân này.

69

3.2.6. Chuyên đề 6: Ancol, phenol, ete Câu 1: Hoàn thành các chuỗi phản ứng sau:

𝐻2 𝑂,𝑡 0

b) (C6H10O5)n →

𝐶𝑙2 (1:1),𝑥𝑡

c) Benzen→

𝐾𝐶𝑁 𝐻2 𝑂

A → B→

𝑚𝑒𝑛 𝑎𝑛𝑐𝑜𝑙

X→

C

𝐴𝑙2 𝑂3 ,4500 𝐶 𝐶𝐻2 =𝐶𝐻2

Y→

𝑁𝑎𝑂𝐻đặ𝑐,𝑑ư

A1 →

Z→

𝐻2 𝑂+𝐶𝑂2

A2 →

T

IC IA L

𝑆𝑂𝐶𝑙2

a) CH3CHOHCH3 →

A3

Câu 2: Trình bày phương pháp hóa học để phân biệt các lọ mất nhãn mỗi lọ một trong

a) ancol propylic, ancol; ancol isopropylic; etylmetylete. b) axit axetic; ancol etylic; 1,2-dicloetan.

O

c) propan-a,3diol; propan-1,2-diol

FF

các chất sau:

Câu 3: Chia m gam hỗn hợp X gồm một ancol và một axit thành 3 phần bằng nhau. Phần

N

1 tác dung hết với Na dư thu được 0,15 mol H2. Đốt cháy hoàn toàn phần 2 thu được 0,9

Ơ

mol CO2. Đun phần 3 với dung dịch H2SO4 đặc thì thu được este Y có công thức phân tử

H

C5H10O2 không có khả năng tham gia phản ứng tráng bạc. Tính giá trị m.

N

Câu 4: Một hỗn hợp A gồm hai ancol có khối lượng 16,6 gam đun với dung dịch H2SO4 đậm đặc thu được hỗn hợp B gồm hai olefin đồng đẳng liên tiếp, 3 ete và 2 ancol dư có

Y

khối lượng bằng 13 gam. Đốt cháy hoàn toàn 13 gam hỗn hợp B ở trên thu được 0,8 mol

Q

hợp

U

CO2 và0,9 mol H2O. Tìm công thức phân tử và % theo số mol của mỗi ancol trong hỗn

M

Câu 5: Cho 3,55 gam hỗn hợp X gồm hai ancol đơn chức X1, X2 (X2 nhiều hơn X1 một nguyên tử cacbon) tác dụng hết với 3,45 gam Na, thu được 6,9 gam chất rắn. Đun nóng

KÈ

3,55 gam X trên với H2SO4 đặc ở 1400C tạo thành 1,232 gam hỗn hợp ete. Hóa hơi hoàn toàn hỗn hợp ba ete trên thu được thể tích hơi bằng thể tích của 0,665 gam N2 (trong

ẠY

cùng điều kiện, nhiệt độ, áp suất). Tính hiệu suất tạo ete của X1, X2.

D

Câu 6: Oxi hóa không hoàn toàn 5,06 gam một ancol đơn chức X thu được 6,66 gam hỗn hợp sản phẩm Y tác dụng với NaHCO3 dư thì khi kết thúc phản ứng thu được 0,015 mol CO2, còn nếu cho một nửa hỗn hợp Y còn lại tác dụng vừa đủ với Na thì thu được 3,99 gam chất rắn Z. Xác định công thức phân tử và tính hiệu suất oxi hóa ancol X.

70

Câu 7: A, B, C, D là4 ancol ĐP có CTPT C4H10O. Tiến hành oxi hóa thì A, B đều cho axit, C cho xeton còn D không bị oxi hóa. Sau khi loại nước và ozon phân A cho axeton còn B cho axit propionic. Hãy xác định CTCT của A, B, C, D. Câu 8: Từ tinh dầu bạc hà, người ta chiết được mentol chứa 76,92% cacbon; 12,82%

IC IA L

hiđro và 10,26% oxi về khối lượng. Mentol có phân tử khối bằng 156 đvC. Mentol còn được điều chế từ m–crezol bằng cách cho m–crezol tác dụng với ancol

isopropylic (xúc tác H2SO4), rồi hiđro hóa sản phẩm (có xúc tác) thu được mentol có mạch cacbon đối xứng.

FF

Xác định CTPT và CTCT của mentol.

Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn 2,7 gam hợp HCHC A phải dùng vừa hết 4,76 lít O 2 (đktc).

O

Sản phẩm thu được chỉ gồm CO2 vàH2O. Biết khối lượng của H2O vàCO2 chênh lệch nhau 5,9 gam.

N

Xác định CTPT của A biết phân tử khối của A nhỏ hơn 180

Ơ

Xác định CTCT của A biết A không PƯ được với Na, NaOH và khi PƯ với nước Br 2 thu

H

được hai sản phẩm B, C có cùng CTPT C7H7OBr. Xác định CTCT của B, C biết hàm

N

lượng B nhiều hơn C.

Câu 10: Chia 2,24 lít hỗn hợp X gồm hai anken phân tử khác nhau 2 nhóm CH2 thành

Y

hai phần bằng nhau:

Q

12,5 g kết tủa.

U

Phần 1: Đốt cháy hoàn toàn rồi cho sản phẩm cháy qua dung dịch Ca(OH) 2 dư, thu được

M

Phần 2: Cho tác dụng hoàn toàn với nước có xúc tác thu được hỗn hợp chỉ gồm 2 ancol.

KÈ

Đun nóng hỗn hợp 2 ancol với H2SO4 đặc ở 1400C một thời gian, thu được 1,63g hỗn hợp 3 ete. Hóa hơi lượng ete thu được 0,4256 lít a) Xác định công thức cấu tạo của hai anken và tính phần trăm theo thể tích mỗi chất X.

ẠY

b) Xác định hiệu suất tạo ete của mỗi ancol.

D

Câu 11: Chia hỗn hợp gồm hai ancol đơn chức X và Y (phân tử khối của X nhỏ hơn của Y) là đồng đẳng kế tiếp thành hai phần bằng nhau: - Đốt cháy hoàn toàn phần 1 thu được 5,6 lít CO2 và6,3g H2O - Đun nóng phần 2 với H2SO4 đặc ở 1400C tạo thành 1,25g hỗn hợp ba ete. Hóa hơi hoàn toàn phần hỗn ba ete trên, thu được thể tích bằng thể tích của 0,42g N 2 (trong cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất). Tính hiệu suất phản ứng tạo ete của X, Y 71

Câu 12: Hợp chất hữu cơ A chứa 79,59%C; 12,25%H; còn lại là O chỉ chiếm một nguyên tử trong phân tử. Ozon phân A thu được HOCH2CH=O; CH3[CH2]2COCH3 và CH3CH2CO[CH2]2CH=O. Nếu cho A tác dụng với brom theo tỉ lệ mol 1 : 1 rồi mới ozon phân sản phẩm chính sinh ra thì chỉ thu được hai sản phẩm hữu cơ, trong đó có một xeton.

IC IA L

Đun nóng A với dung dịch axit dễ dàng thu được sản phẩm B có cùng công thức phân tử như A, song khi ozon phân B chỉ cho một sản phẩm hữu cơ duy nhất. a) Xác định công thức cấu tạo và gọi tên A.

b) Tìm công thức cấu tạo của B và viết cơ chế phản ứng chuyển hóa A thành B.

FF

3.2.7. Chuyên đề 7: Anđehit, xeton

Câu 1: Hợp chất hữu cơ A chứa 79,69%C; 12,25%H; còn lại là O chỉ chiếm một nguyên

O

tử trong phân tử. Ozon phân A thu được HOCH2CH=O; CH3(CH2)2COCH3 và CH3CH2CO(CH2)2CH=O. Nếu cho A tác dụng với brom theo tỉ lệ mol 1:1 rồi mới ozon

N

phân sản phẩm chính sinh ra thì chỉ thu được hai sản phẩm hữu cơ, trong đó có một xeton.

Ơ

Đun nóng A với dung dịch axit dễ dàng thu được sản phẩm B có cùng công thức phân tử

H

như A, song khi ozon phân B chỉ cho một sản phẩm hữu cơ duy nhất

N

a) Xác định công thức cấu tạo và gọi tên B

b) Tìm công thức cấu tạo của B và viết cơ chế phản ứng chuyển hóa A thành B

Y

Câu 2: Để hidro hóa hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp X gồm hai andehit X1, X2 (đều mạch hở,

U

X2 nhiều hơn X1 một nhóm CHO) có khối lượng 6g, cần vừa đủ 4,48 lít H2 (đktc). Mặt

Q

khác, khi cho cũng lượng X trên, phản ứng với lượng dư dung dịch AgNO 3 trong NH3,

M

thu được 27g Ag. Xác định công thức phân tử và viết công thức cấu tạo thỏa mãn điều

KÈ

kiện trên của X1, X2.

Câu 3: Cho hỗn hợp A gồm 2 andehit no và1 không no 1 nối đôi và cùng đơn chức. Số nguyên tử C trong andehit không no > số nguyên tử C trong andehit no lấy 18,4 g A tác

ẠY

dụng với hidro thu được 19,4 g ancol còn nếu tráng gương 18,4 g A thì thu được 64,8 g

D

Ag và 2 axit tương ứng với H=100%. Xác định công thức của 2 chất đó.

Câu 4: Hidro hóa hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm hai andehit no, đơn chức, mạch hở,

kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng thu được (m+0,1) gam hỗn hợp hai ancol. Mặt khác, khi đem m gam X tham gia phản ứng tráng bạc thu được tối đa 17,28 gam Ag. Tính giá trị của m.

72

Câu 5: Oxi hóa không hoàn toàn 4,48 gam một ancol đơn chức X bởi oxi (có xúc tác) thu được 6,4 gam hỗn hợp Y gồm andehit, axit, ancol dư và nước. Chia làm 2 phần bằng nhau. Phần 1 tác dụng hết với dung dịch AgNO3 dư trong NH3, thu được 19,44 gam Ag. Phần 2 tác dụng vừa đủ với Na thu được m gam chất rắn. Tí nh giátrị của m.

IC IA L

Câu 6: Đun nóng V lít hơi andehit X có 3V lít khí H2 (xúc tác Ni) đến khi phản ứng xảy ch 2V lit (các thể tích khí đo ở cùng ra hoàn toàn chỉ thu được một hỗn hợp khíY cóthể tí

điều kiện nhiệt độ, áp suất). Ngưng tụ Y thu được chất Z; cho Z tác dụng với Na sinh ra H2 cósố mol bằng số mol Z đã phản ứng. Xác định công thức phân tử X.

FF

Câu 7: Hợp chất hữu cơ X tác dụng với dung dịch NaOH đun nóng và với dung dịch

AgNO3 trong NH3. Thể tích của 3,7 gam hơi chất X bằng thể tí ch của 1,6 gam khíO2

O

(cùng điều kiện về nhiệt độ vàáp suất). Khi đốt cháy hoàn toàn 1 gam X thìthể tí ch khí CO2 thu được vượt quá0,7 lít (ở đktc). Tìm công thức cấu tạo của X.

N

Câu 8: Hỗn hợp X gồm: CH3CHO, C2H4 vàCH2=CHOCH3 (đều cósố mol bằng nhau).

Ơ

Cho m gam X tác dụng với lượng dư dung dịch KMnO loãng nguội, sau khi các phản

H

ứng xảy ra hoàn toàn thu được 12,6 gam các chất hữu cơ. Tính thể tích khíH2 (đktc)

N

Câu 9: Chia 20,8 gam hỗn hợp gồm hai anđehit đơn chức là đồng đẳng kế tiếp thành hai phần bằng nhau:

U

thu được 108 gam Ag.

Y

Phần một tác dụng hoàn toàn với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 đun nóng,

Q

Phần hai tác dụng hoàn toàn với H2 dư (xúc tác Ni, t0), thu được hỗn hợp X gồm hai

M

ancol Y vàZ (MY < MZ). Đun nóng X với H2SO4 đặc ở 1400C, thu được 4,52 gam hỗn

KÈ

hợp ba ete. Biết hiệu suất phản ứng tạo ete của Y bằng 50%.

Tí nh hiệu suất phản ứng tạo ete của Z. Câu 10: Hỗn hợp X gồm anđehit fomic, anđehit axetic, metyl fomat, etyl axetat và một

ẠY

axit cacboxylic no, hai chức, mạch hở Y. Đốt cháy hoàn toàn 29 gam hỗn hợp X (số mol

D

của anđehit fomic bằng số mol của metyl fomat) cần dùng 21,84 lít (đktc) khí O 2, sau

phản ứng thu được sản phẩm cháy gồm H2O và 22,4 lít (đktc) khí CO2. Mặt khác, 43,5 gam hỗn hợp X tác dụng với 400 ml dung dịch NaHCO3 1M, sau khi kết thúc phản ứng thu được m gam muối khan. Tìm giá trị m.

73

3.2.8. Chuyên đề 8: Axit cacboxylic, este Câu 1: Chia m gam hỗn hợp X gồm một ancol và một axit thành 3 phần bằng nhau. Phần 1 tác dụng hết với Na dư thu được 0,15 mol H2. Đốt cháy hoàn toàn phần 2 thu được 0,9 mol CO2. Đun phần 3 với dung dịch H2SO4 đặc thì thu được este Y có công thức phân tử

IC IA L

C5H10O2 không có khả năng tham gia phản ứng tráng bạc. Tính giá trị của m.

Câu 2: Cho m gam hỗn hợp M gồm hai axit X, Y (Y nhiều hơn X một nhóm COOH)

phản ứng vừa hết với dung dịch NaOH, tạo ra (m+4,4) gam muối. Mặt khác, nếu cho m

gam M trên tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, sinh ra 21,6 gam Ag và

FF

6,9 gammuối của axit hữu cơ. a) Xác định công thức của X, Y và m.

O

b) Tính thể tích dung dịch brom cần dung để phản ứng hết với hỗn hợp M.

Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn 18,8g hỗn hợp X gồm CH3COOH, CH3COOCxHy, CxHyOH

N

thu được 20,16l CO2 (đktc) và 14,4g H2O. Mặt khác, cho 18,8g X tác dụng vừa đủ với

H

a) Xác định công thức phân tử của CxHyOH

Ơ

150ml dung dịch NaOH 1M đun nóng, thu được 11,6g CxHyOH

N

b) Nếu đun nóng hỗn hợp gồm 18 gam CH3COOH và11,6 gam CxHyOH với H2SO4 đặc để thực hiện phản ứng este hóa thì thu được 16 gam CH3COOCxHy. Tính hiệu suất phản

Y

ứng este hóa.

U

Câu 4: Hỗn hợp X chứa ba axit cacboxylic đều đơn chức, mạch hở, gồm một axit no và

Q

hai axit không no đều có một liên kết đôi. Cho m g X tác dụng vừa đủ cới 150 ml dung

M

dịch NaOH 2M, thu được 25,56 gam hỗn hợp muối. Đốt cháy hoàn toàn m gam X, hấp

KÈ

thụ toàn bộ sản phẩm cháy bằng dung dịch NaOH dư, khối lượng dung dịch tăng thêm 40,08 gam. Tí nh tổng khối lượng của hai axit cacboxylic không no trong m gam X. Câu 5: Oxi hóa không hoàn toàn 2,53 gam một ancol đơn chức X thu được 3,33 gam hỗn

ẠY

hợp sản phẩm Y gồm andehit, axit cacboxylic, ancol dư và nước. Nếu cho một nửa hỗn

D

hợp Y tác dụng với NaHCO3 dư thì khi kết thúc phản ứng thu được 168 ml CO2 (dktc), còn nếu cho một nửa hỗn hợp Y còn lại tác dụng vừa đủ với Na thì thu được 1,995 gam chất rắn Z. Xác định công thức phân tử tính hiệu suất oxi hóa ancol X.

Câu 6: Hỗn hợp M gồm 2 axit cacboxylic X và Y (chỉ chứa chức axit, MX < MY). Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol M thu được 0,2 mol CO2. Biết M không tham gia phản ứng tráng bạc. Tính phần trăm khối lượng của Y trong M. 74

Câu 7: Axit cacboxylic X hai chức (có phần trăm khối lượng của oxi nhỏ hơn 70%), Y và Z là hai ancol đồng đẳng kế tiếp MX < MZ. Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp gồm X, Y, Z cần vừa đủ 8,96 lít khíO2 (dktc), thu được 7,84 lít khíCO2 (đktc) và8,1 gam H2O. Tí nh phần trăm khối lượng của Y trong hỗn hợp trên.

IC IA L

Câu 8: Hỗn hợp X gồm axit hữu cơ no, hai chức Z. Cho a gam X tác dụng với lượng dư Na, sinh ra 3,92 lít khíH2 (đktc). Nếu đốt cháy hết a gam X, sinh ra 7,84 lít CO2 (đktc) và5,4 gam H2O. a) Xác định công thức của hai axit. hợp với hiệu suất chung đạt 75%. Tính số gam este tạo ra.

FF

b) Thêm 18,4 gam C2H5OH vào a gam X trên. Thực hiện phản ứng este ở điều kiện thích

O

Câu 9: Hỗn hợp M gồm hai axit X, Y có cùng số nguyên tử cacbon và C ≤ 3. Chia M thành hai phần bằng nhau. Cho phần 1 tác dụng hết với NaHCO3, sinh ra 0,15 mol CO2.

N

Đốt cháy hoàn toàn phần 2 thu được 0,3 mol CO2. Xác định công thức phân tử vàtính

Ơ

phần trăm khối lượng của mỗi axit trong M.

H

Câu 10: Oxi hóa không hoàn toàn 5,06 gam một ancol đơn chức X thu được 6,66 gam

N

hỗn hợp sản phẩm Y gồm andehit, axit cacboxylic, ancol dư và nước. Nếu cho một nửa hỗn hợp Y tác dụng với NaHCO3 dư thì khi kết thúc phản ứng thu được 0,015 mol CO2,

Y

còn nếu cho một nửa hỗn hợp Y còn lại tác dụng vừa đủ với Na thì thu được 3,99 gam

U

chất rắn Z. Xác định công thức phân tử và tính hiệu suất oxi hóa ancol X.

Q

3.3. Một số dạng bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi

M

3.3.1. Bài tập rèn luyện năng lực nhận thức

KÈ

Bài 1. Có bốn hợp chất thơm C6H5–OH, C6H6, C6H5–CH3, C6H5–NO2 với các tính chất sau:

A

B

C

D

Nước Br2

Không PƯ

Có PƯ

Không PƯ

Không PƯ

Br2/Fe

Có PƯ

PƯ

D

ẠY

Hóa chất

HNO3/H2SO4

ở

00C Chỉ PƯ khi đun Có PƯ

(không cần Fe) Có PƯ

PƯ

với

HNO3 loãng

nóng

cả Chỉ có PƯ khi Có PƯ không đun nóng

cần H2SO4

Xác định kí hiệu A, B, C, D cho mỗi chất.

75

Hãy sắp xếp các chất theo thứ tự tăng dần về khả năng tham gia PƯ thế ở vòng benzen.

Từ đó giải thích ảnh hưởng của các nhóm thế đến khả năng đó.

Gợi ý: Dựa vào các đặc điểm PƯ trên ta xác định được: A là C6H5; B làC6H5OH; C làC6H5NO2; D làC6H5CH3.

IC IA L

PƯ thế nguyên tử H ở vòng benzen theo cơ chế thế electrophin, tức là tương tác giữa hệ electron của vòng benzen với tác nhân mang điện tích dương nên mật độ electron trong vòng benzen càng lớn thì PƯ càng dễ dàng. Do đó thứ tự tăng dần khả năng tham gia PƯ thế ở vòng benzen là C6H5–NO2 < C6H6 < C6H5–CH3 < C6H5–OH.

FF

Bài 2. Cho hỗn hợp gồm khí clo, etilen và metan vào một ống nghiệm, sau đó đem úp ngược ống nghiệm vào một chậu nước muối (trong đó có để sẵn một mẫu giấy quỳ tím)

O

rồi đưa ra ánh sáng. Nêu hiện tượng xảy ra.

Gợi ý: Các phương trình xảy ra:

N

CH4 tác dụng với Cl2 nên lượng Cl2 giảm dần, màu vàng của Cl2 nhạt dần, PƯ tạo

Ơ

HCl nên quỳ tím hóa đỏ.

H

Các PƯ xảy ra, lượng khí giảm dần, áp suất tăng lên nên mực nước trong ống nghiệm

N

dâng cao.

Vậy hiện tượng là màu vàng lục của clo nhạt dần, quỳ tím hóa đỏ, mực nước trong ống

Y

nghiệm dâng lên.

U

Bài 3. Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp X gồm CH4 vàC2H4 thu được khí CO2 và hơi H2O

Q

theo tỉ lệ thể tích bằng 5 : 8. Đốt cháy hoàn toàn 7,6 gam hỗn hợp X trên rồi hấp thụ toàn

M

bộ sản phẩm cháy thu được vào dung dịch chứa 29,6 gam Ca(OH)2. Sau khi hấp thụ khối

KÈ

lượng dung dịch trong bình thay đổi như thế nào?

Gợi ý: Đề cho tỉ lệ CO2 vàH2O, cho số mol Ca(OH)2. Có thể giải nhanh bài toán

này như sau:

D

ẠY

Gọi số mol của x, y lần lượt là số mol của CH4 vàC2H4. Từ tỉ lệ CO2 vàH2O ta có 𝑛𝐶𝑂2 𝑥 + 2𝑦 5 = = 𝑛𝐻2 𝑂 2𝑥 + 2𝑦 8

Từ khối lượng hỗn hợp ta được 16x + 28y = 7,6 y = 0,1 vàx = 0,3 n CO2 = 0,5 mol vàn H 2O = 0,8 mol

76

Khi cho sản phẩm cháy qua bình đựng Ca(OH)2, ta thấy do lượng Ca(OH)2 ít hơn lượng CO2 nên lượng kết tủa thu được cũng ít.

Khối lượng dung dịch sau PƯ sẽ tăng.

Khối lượng tăng = m CO2 + m H 2O – m CaCO3 = 6,4 gam.

IC IA L

3.3.2. Bài tập rèn luyện năng lực tư duy, trí thông minh Bài 1. Hỗn hợp X gồm 0,12 mol C2H2 và0,18 mol H2. Nung nóng X với bột Ni thu được

hỗn hợp khí Y, dẫn hỗn hợp Y qua dung dịch Br2 dư thấy khối lượng bình đựng Br2 tăng lên m gam và còn lại khí Z. Đốt cháy hoàn toàn khí Z thu được 0,12 mol CO 2 và0,2 mol

FF

H2O. Xác định giá trị của m.

Gợi ý: Nung hỗn hợp C2H2 vàH2 với xúc tác Ni nhưng chưa cho hiệu suất nên hỗn hợp

O

khí B gồm C2H6, C2H4, C2H2 dư và H2 dư.

Dẫn hết Y qua dung dịch Br2 thìC2H2 vàC2H4 bị giữ lại, khí Z thoát ra gồm C2H6 vàH2.

N

Có thể dựa vào các PƯ đốt cháy của H2 và ankan để xác định số mol các chất này.

Ơ

Từ các số mol C2H6 vàH2, viết các PƯ tạo C2H6 vàC2H4. Dựa vào số mol của C2H2 ban

H

đầu, H2 ban đầu, C2H6 tạo thành, ta xác định được số mol của C2H2 dư và số mol C2H4.

N

Từ đó tính được m. Cách giải như trên phải viết các phương trình PƯ nên tốn nhiều thời gian. Bài toán này có thể giải nhanh chóng bằng cách sau:

Y

Bảo toàn khối lượng ta thấy khối lượng X bằng khối lượng Y.

U

Các chất trong Y được chia thành hai phần, một phần vào dung dịch Br2 (có khối lượng

Q

m, cần tìm), phần còn lại là Z. Z được tạo từ hai loại nguyên tố là C và H nên khối lượng

M

của Z bằng tổng khối lượng của hai nguyên tố trên:

KÈ

mZ = mC + mH = 12.0,12 + 2.0,2 = 1,84 gam m = mX – mZ = 26.0,12 + 2.0,18 – 1,84 = 1,64 gam.

Bài 2. Đốt cháy hoàn toàn một hỗn hợp gồm hai hiđrocacbon có cùng số nguyên tử

ẠY

cacbon và cùng số mol trong oxi dư, thu được 1,792 lít CO2 (đktc) và 1,62 gam H2O.

D

CTPT của 2 hiđrocacbon là A. C4H10 vàC4H8.

B. C8H18 vàC8H14.

C. C3H6 vàC3H4.

D. C5H6 vàC5H12.

Gợi ý: Số mol H2O lớn hơn số mol CO2 nên có ít nhất 1 hiđrocacbon là ankan (CnH2n+2).

Công thức của hiđrocacbon còn lại là CnH2n+2–2k.

Dựa vào số mol H2O và số mol CO2, ta có hệ phương trình: 2nt = 0,08 và(n +1)t + (n + 1 – k)t = 0,09 77

n = 8 – 4k Biện luận ta được giá trị của k = 1 và n = 4 là phù hợp. Vậy CTPT phù hợp của hai hiđrocacbon là C4H10 vàC4H8.

Bài 3. Đốt cháy hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm 2 ancol, đơn chức, mạch hở, dẫn hết

IC IA L

sản phẩm cháy qua bình một đựng H2SO4 đặc, rồi qua bình hai đựng nước vôi trong dư, thấy bình một tăng 1,98 gam, bình hai có 8 gam kết tủa. Mặt khác, nếu oxi hóa hết m

gam hỗn hợp X trên bằng CuO, đun nóng rồi cho hết sản phẩm qua dung dịch AgNO 3 trong NH3 dư thu được 2,16 gam kết tủa. Xác định giá trị của m và CTCT của hai ancol

FF

đó.

Gợi ý:

O

Đây là bài tập rất hay để rèn luyện năng lực tư duy của HS, hình thành cho các em tính cẩn thận, xem xét tất cả các khía cạnh của bài toán đưa ra để xem xét các trường hợp

Ơ

Công thức hai ancol là CnH2n-2O

N

có thể xảy ra.

H

Số mol CO2 = n x = 0,08 mol; số mol H2O = (n+1)x = 0,11 mol

N

m = (14 n + 18)x = 1,66 gam n = 2,67 Nhận xét các trường hợp có thể có xảy ra:

Y

Nếu ancol là CH3OH thìCH3OHHCHO4Ag

U

Nếu ancol bậc II hoặc bậc III thì sản phẩm oxi hóa không tham gia PƯ tráng bạc. vậy ra

Q

sẽ xét các trường hợp sau:

M

Trường hợp 1: Cả 2 đều là ancol bậc I, trong đó không có CH3OH. Kiểm tra thấy vô lí.

KÈ

Trường hợp 2: Nếu có 1 ancol bậc I nhưng không phải CH3OH, ancol còn lại không phải là ancol bậc I. Dựa vào n ta thấy trong hỗn hợp đầu phải có C2H5OH (vì đã giả sử không cóCH3OH). Ta tìm được ancol còn lại là C3H7OH ứng với CTCT là ancol bậc II.

ẠY

Trường hợp 3: Nếu có 1 ancol là CH3OH, ancol còn lại không phải ancol bậc I. Từ các

D

dữ kiện đề bài tính được ancol còn lại là C3H7OH (bậc II).

Trường hợp 4: Nếu 1 ancol là CH3OH, ancol còn lại là ancol bậc I. Căn cứ vào các dữ kiện thấy trường hợp này vô lí.

Vậy có CTCT của hai ancol ứng với hai trường hợp sau: CH3OH vàC3H7OH (bậc II) hoặc C2H5OH vàC3H7OH (bậc II).

78

3.3.3. Bài tập rèn luyện năng lực quan sát, thực hành, vận dụng kiến thức Câu 1: Một HS đã tiến hành các thí nghiệm sau: - Đặt ba ống nghiệm trên giá để ống nghiệm, cho vào mỗi ống một thì C6H5OH (phenol) rắn

IC IA L

Cho nước vào ống nghiệm (1), dung dịch NaOH vào ống nghiệm (2) và (3), lắc nhẹ. Sục khíCO2 từ dụng cụ điều chế khí vào ống nghiệm (3). Hãy cho biết ý nghĩa của các việc làm trên.

Gợi ý:

FF

Thí nghiệm 1: Cho H2O vào C6H5OH rắn nhằm chứng minh khả năng tan trong nước của phenol. Thực tế, phenol rất ít tan trong nước nên ở ống nghiệm (1) ta vẫn thấy phenol rắn

O

tồn tại.

Thí nghiệm 2: Cho NaOH vào phenol, việc làm này có hai ý nghĩa: thứ nhất, phenol tan

N

được trong dung dịch NaOH (phenol tan hết trong dung dịch NaOH); thứ hai chứng tỏ

Ơ

phenol có tính axit; thứ ba tính axit của phenol mạnh hơn của ancol:

H

Thí nghiệm 3: Sục CO2 vào ống nghiệm chứa C6H5ONa, thực tế hiện tượng quan sát

N

được là thấy dung dịch bị vẫn đục do có phenol tách ra.

Tóm lại, qua các thí nghiệm trên nhằm chứng minh các điều sau: Phenol có tính axit

U

Y

mạnh hơn ancol (PƯ được với NaOH)

Q

Phenol có tính axit yếu hơn tính axit của axit cacbonic (bị axit này đẩy rakhỏi muối phenolat).

M

Câu 2: Có một mẫu axit benzoic C6H5-COOH bị lẫn với một ít cát. Để thu được axit tinh

KÈ

khiết, một học sinh đã làm như sau: Đun sôi hỗn hợp với nước đến khi lượng chất rắn không tan thêm nữa, đem lọc nhanh để thu lấy dung dịch. Để nguội thấy có tinh thể hình kim không màu của axit benzoic tách ra. Lọc lấy tinh thể, làm khô. Tiến hành tương tự

ẠY

hai lần nữa với tinh thể này, thu được chất rắn có nhiệt độ nóng chảy không đổi ở 1200C.

D

Bạn học sinh đó đã sử dụng phương pháp tinh chế nào? Cách làm như vậy đã đúng chưa?

Tại sao? Có thể có cách làm nào khác không ?

3.3.4. Bài tập rèn luyện năng lực vận dụng kiến thức giải quyết các vấn đề thực tiễn Bài 1. Vì sao khi ném đất đèn xuống ao làm cá chết?

Vì sao nước rau muống xanh khi vắt chanh vào thì chuyển sang màu đỏ?

Gợi ý: 79

Đất đèn có thành phần chính là cacxi cacbua (CaC2), khi tác dụng với nước sinh ra khíaxetilen và canxi hiđroxit: CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2 Axetilen có thể tác dụng với H2O tạo ra anđehit axetic, các chất này làm tổn thương đến

IC IA L

hoạt động hô hấp của cá vì vậy có thể làm cá chết.

Trong rau muống và một số loại rau khác có chứa một số hợp chất hóa học gọi là chất chỉ thị màu, chúng làm cho dung dịch thay đổi màu khi độ axit thay đổi. Trong chanh có

chứa khoảng 7% axit xitric. Vắt chanh vào nước rau làm thay đổi độ axit, do đó làm thay

FF

đổi màu của nước rau. Khi chưa vắt chanh, nước rau muống có màu xanh lắt là do chứa chất kiềm canxi.

O

Bài 2. Khi chế biến ngô bằng PP hóa học người ta được những chất gì?

N

Gợi ý: Ngôkhông đơn thuần chỉ là ngủ cốc, mà còn là nguyên liệu rất quý đối với công nghiệp hóa học. Ở nhà máy rượu, từ hạt ngô người ta đã điều chế thành ancol etylic,

Ơ

dầu thơm (để làm các hương phẩm quý), cacbon đioxit và bã rượu (một thức ăn tốt cho

H

gia súc).

N

Ở nhà máy tinh bột, người ta đã chế biến hạt ngô thành tinh bột, đextrin, glucozơ (đường

Y

nho), đường mật để làm kẹo và nhiều mặt hàng bánh mức khác. Ở nhà máy thủy phân, người ta chế biến các lõi ngô thành ancol etylic, ancol metylic,

U

cacbon đioxit, furfurol (một chất lỏng cần thiết đối với các ngàng sản xuất hóa học về tơ

Q

nilon, chất dẻo và rất nhiều hóa chất khác nữa.

M

Bài 3. Etilen được dùng để kích thí ch trái cây mau chí n. Nóđồng thời cũng là một trong

KÈ

các sản phẩm sinh ra khi trái cây chín. Trong thực tế người ta có thể kích thích trái cây chín bằng cách để vào chỗ trái cây một ít đất đèn. Có thể rút ra kết luận gì? Điều gì xảy ra khi để những trái cây chín bên cạnh những trái cây xanh?

ẠY

Gợi ý: Khi để đất đèn ngoài không khí nó có thể tác dụng với hơi nước tạo thành

D

axetilen. Như vậy axetilen cũng có tác dụng kích thích trái cây mau chín.

Thực tế người ta sử dụng C2H2 chứ không phải C2H4 làdo C2H2 có thể dễ dàng, thuận lợi điều chế từ đất đèn. Một lí do nữa là sử dụng đất đèn, đất đèn (CaC 2) PƯ với H2O, đây là PƯ tỏa nhiệt cũng góp phần làm trái cây mau chín.

Khi để những trái cây chín bên cạnh những trái cây xanh thì C2H4 sinh ra từ trái cây chín sẽ kích thích những trái cây xanh chín nhanh hơn.

80

Bài 4: Có một số trường hợp chết ngạt ở dưới đáy các giếng khi tiến hành đào hoặc nạo vét giếng. Thủ phạm chính gây ra cái chết là gì?

Bài 5: Mật ong để lâu thường thấy có những hạt rắn xuất hiện ở đáy chai. Đó là hiện tượng gì, vị sao? Làm thế nào để chứng tỏ những hạt rắn đó là chất hữu cơ?

IC IA L

3.4. Bài tập tổng hợp Bài 1. Từ tinh dầu chanh người ta tách được hai chất ĐP X và Y. Phân tích X, Y thu được kết quả: 78,90% C; 10,59% H; còn lại là oxi (phần trăm về khối lượng). Tỉ khối hơi của X so với khí hiđro bằng 76.

FF

a) Tìm CTPT của X và Y.

b) X vàY đều cho PƯ với dung dịch AgNO3 trong NH3 cho kết tủa Ag và muối của axit

O

hữu cơ. Khi bị oxi hóa mạnh X cũng như Y cho một hỗn hợp sản phẩm gồm axeton, axit oxalic, axit levulic (CH3COCH2CH2COOH). Lập luận để viết CTCT phù hợp của X, Y,

N

nếu khi cho X (hoặc Y) tác dụng với dung dịch Br2 (trong dung môi CCl4) theo tỉ lệ mol

Ơ

1 : 1 chỉ thu được 2 dẫn xuất đibrom.

H

Bài 2. : X, Y làhai axit cacboxylic đều hai chức, mạch hở thuộc cùng dãy đồng đẳng kế

N

tiếp; Z và T là hai este thuần chức hơn kém nhau 14 đvC, đồng thời Y và Z là đồng phân của nhau (MX < MY < MT). Đốt cháy 17,28 gam hỗn hợp E chứa X, Y, Z, T cần dùng

Y

10,752 lí t O2 (đktc). Mặt khác, đun nóng 17,28 gam E cần dùng 300 ml dungdịch NaOH

U

1M, thu được 4,2 gam hỗn hợp gồm 3 ancol có cùng số mol. Tính số mol của X trong E.

Q

Bài 3. X, Y là 2 hợp chất hữu cơ no, mạch hở, trong phân tử chỉ chứa một loại nhóm

M

chức; X, Y khác chức hóa học (MX < MY). Đốt cháy hoàn toàn a mol X cũng như Y đều

KÈ

thu được x mol CO2 vày mol H2O với x = y + a. Lấy 0,25 mol hỗn hợp E chứa X, Y tác dụng với AgNO3/NH3 dư thu được 86,4 gam Ag. Mặt khác, đun nóng 0,25 mol E với dung dịch NaOH dư thì sản phẩm thu được chứa 15 gam hỗn hợp 2 muối của 2 axit hữu

ẠY

cơ no, đơn chức và 7,6 gam một ancol Z. Đốt cháy hoàn toàn 14,25 gam X cần dùng V lít

D

O2 (đktc). Tìm V. Bài 4. M là hỗn hợp 3 ancol đơn chức X, Y và Z có số nguyên tử cacbon liên tiếp nhau, đều mạch hở (MX < MY < MZ); X, Y no, Z không no (có 1 liên kết C=C). Chia M thành 3

phần bằng nhau: - Phần I đốt cháy hoàn toàn phần I được 45,024 lít CO2 (đktc) và 46,44 gam H2O. - Phần II làm mất màu vừa đủ dung dịch chứa 16 gam Br2.

81

- Đun nóng phần III với H2SO4 đặc ở 140oC thu được 18,752 gam hỗn hợp 6 ete (T). Đốt cháy hoàn toàn T thu được 1,106 mol CO2 và1,252 mol H2O. Tính hiệu suất tạo ete của X, Y và Z. Bài 5. A, B, D làcác đồng phân cócùng công thức phân tử C6H9O4Cl, thỏa mãn các điều

IC IA L

kiện sau : - 36,1 gam A + NaOH dư  9,2 gam etanol + 0,4 mol muối A1 + NaCl. - B + NaOH dư  muối B1 + hai rượu (cùng số nguyên tử C) + NaCl - D + NaOH dư  muối D1 + axeton + NaCl + H2O.

FF

Hãy lập luận xác định công thức cấu tạo của A, B, D vàviết các phương trình phản ứng.

Biết rằng D làm đỏ quìtím.

O

Bài 6: Hợp chất X có thành phần gồm C, H, O chứa vòng benzen. Cho 6,9 gam X vào

N

360 ml dung dịch NaOH 0,5M (dư 20% so với lượng cần phản ứng) đến phản ứng hoàn

Ơ

toàn, thu được dung dịch Y. Cô cạn Y thu được m gam chất rắn khan. Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn 6,9 gam X cần vừa đủ 7,84 lít O2 (đktc), thu được 15,4 gam CO2. Biết X có

H

công thức phân tử trùng với công thức đơn giản nhất.

N

a) Xác định công thức phân tử và viết công thức cấu tạo thỏa mãn điều kiện trên của X.

Y

b) Tính giá trị của m.

U

Bài 7: (-)-Atractyligenin là một hợp chất hoạt động sinh học được cô lập từ cây gọi là

Q

Thistle chết choc. Người Zulu dùng nó để chữa bệnh nhung thường gây hiểm họa chết người. Để có thể tạo một hợp chất tương đương có độc tính kém hơn, nay đã có nhiều

ẠY

KÈ

M

phương pháp tổng hợp hóa học:

D

Trong sự tổng hợp chất tương đương của (-)-Atractyligenin, hợp chất A được dùng làm

nguyên liệu đầu.

82

IC IA L

a) Xác định cấu trúc các hợp chất B, C, D, E, G, H, I. Biết I có chứa nhóm cacbonyl. b) Chất I có bao nhiêu đồng phân lập thể?

Bài 8: Đốt cháy hoàn toàn 0,047 mol hỗn hợp X gồm 3 hiđrocacbon mạch hở rồi cho

FF

toàn bộ sản phẩm cháy hấp thụ vào 2 lit dung dịch Ca(OH)2 0,0555M được kết tủa và dung dịch M. Lượng dung dịch M nặng hơn dung dịch Ca(OH)2 ban đầu là 3,108 gam.

O

Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào dung dịch M thấy có kết tủa lần 2 xuất hiện. Tổng khối lượng kết tủa hai lần là 20,95 gam. Cùng lượng hỗn hợp X trên tác dụng vừa đủ với 1 lit

N

dung dịch Br2 0,09M. Xác định công thức phân tử, công thức cấu tạo của các

Ơ

hiđrocacbon biết có 2 chất có cùng nguyên tử cacbon, phân tử khối các chất trong X đều

H

bé hơn 100 và lượng hỗn hợp trên tác dụng vừa đủ với 100ml dung dịch AgNO 3 0,2M

N

trong NH3 được 3,18 gam kết tủa.

Bài 9: Hợp chất X có công thức phân tử C6H10 tác dụng với hidro theo tỉ lệ mol 1 : 1 khi

U

được HOOC(CH2)4COOH.

Y

có chất xúc tác. Cho X tác dụng với dung dịch KMnO4 trong H2SO4 loãng, đun nóng thu

Q

a) Xác định công thức cấu tạo, gọi tên X và viết phương trình phản ứng.

M

b) Viết PTPƯ oxi hóa X bằng dung dịch KMnO4 trong nước.

Bài 10: Đốt cháy hoàn toàn 0,02 mol hỗn hợp X gồm 3 hidrocacbon đồng phân A, B, C.

KÈ

Hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào 5,75 lít dung dịch Ca(OH)2 0,02M thu được kết tủa và khối lượng dung dịch tăng lên 5,08 gam. Cho Ba(OH)2 dư vào dung dịch thu được, kết

ẠY

tủa lại tăng thêm, tổng khối lượng kết tủa hai lần là 24,305 gam.

D

a) Xác định công thức phân tử của 3 hidrocacbon. b) Xác định công thức cấu tạo A, B, C biết: - Cả 3 chất đều không làm mất màu dung dịch brom.

- Khi đun nóng với dung dịch KMnO4 loãng trong H2SO4 thì A và B đều cho cùng sản phẩm C9H6O6 còn C cho sản phẩm C8H6O4.

83

- Khi đun nóng với brom vó mặt bột sắt A chỉ cho một sản phẩm monobrom. Còn chất B, C mỗi chất cho 2 sản phẩm monobrom.

Viết PTHH của các phản ứng xảy ra.

Bài 11: Từ tinh dầu hoa hồng người ta tách được chất X. Kết quả phân tích cho thấy X

IC IA L

có phần trăm khối lượng các nguyên tố: 77,922%C, 11,688% H, còn lại là oxi. Tỉ khối hơi của X so với H2 là 77. Khi oxi hóa X bởi dung dịch KMnO4 trong H2SO4 loãng, thu được sản phẩm hữu cơ gồm axeton, axit oxalic vàaxit lenilic (CH3COCH2CH2COOH). a) Xác định công thức cấu tạo của X.

FF

b) Đun nóng X với dung dịch axit dễ dàng thu được sản phẩm Y có cùng công thức phân

tử với X, nhưng khi ozon phân Y chỉ cho một sản phẩm duy nhất. Tìm công thức cấu tạo

O

của Y và viết cơ chế chuyển X thành Y.

Bài 12: Đốt cháy hoàn toàn 0,122 gam chất hữu cơ (A), cho toàn bộ sản phẩm cháy (chỉ

N

cóCO2 vàH2O) vào bình chứa lượng dư nước vôi trong. Sau thí nghiệm thấy bình đựng

H

a) Tìm công thức đơn giản nhất của (A).

Ơ

vôi trong tăng khối lượng là 0,522 gam và tạo ra 0,9 gam kết tủa.

N

b) Hợp chất (B) có công thức phân tử giống như công thức đơn giản nhất của (A). Khi oxi hóa hoàn toàn (B) bằng K2Cr2O7 trong môi trường H2SO4 ta được xetodiaxit (X)

Y

mạch không nhánh, phân tử (X) có ít hơn một nguyên tử cacbon so với phân tử (B). Khi

U

cho (B) cộng hợp H2 dư thu được propylxiclohexan.

Q

Bài 13: A là hiđrocacbon không làm mất màu dung dịch brom. Đốt cháy hoàn toàn 0,02

M

mol A và hấp thụ sản phẩm cháy vào dung dịch chứa 0,15 mol Ca(OH)2 thu được kết tủa

KÈ

và khối lượng bình tăng kên 11,32gam. Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào dung dịch thu được kết tủa lại tăng lên, tổng khối lượng kết tủa hai lần là 24,85 gam. A không tác dụng với dung dịch KMnO4/H2SO4 nóng, còn khi monoclo hóa trong điều kiện chiếu sáng thì

ẠY

chỉ tạo một sản phẩm duy nhất.

D

a) Xác định công thức cấu tạo và gọi tên A. b) Người ta có thể điều chế A từ phản ứng giữa benzen và anken tương ứng trong axit sunfuric. Dùng cơ chế phản ứng để giải thích phản ứng này. c) Mononitro hóa A bằng cách cho phản ứng với axit nitric (có mặt axit sunfuric đặc) thì

sản phẩm chính thu được là gì? Tại sao?

84

Bài 14: Hiđrocacbon X mạch hở, có không quá 3 nguyên tử cacbon trong phân tử. biết X làm mất màu dung dịch brom. Tìm số công thức cấu tạo bền phù hợp với X. Bài 15: Nhằm đạt lợi ích về kinh tế, một số trang trại chăn nuôi heo đã bất chấp thủ đoạn dùng một số hóa chất cấm trộn vào thức ăn với liều lượng cao trong đó có Salbutamol.

IC IA L

Salbutamol giúp heo nhanh lớn, tỉ lệ nạc cao, màu sắc thịt đỏ hơn. Nếu con người ăn phải thịt heo được nuôi có dử dụng Salbutamol sẽ gây ra nhược cơ, giảm vận động của

FF

cơ, khớp khiến cơ thể phát triển không bình thường. Salbutamol có công thức như sau :

O

Tìm công thức phân tử của Salbutamol.

Bài 16: Trước đây người ta thường trộn vào xăng chất Pb(C2H5)4. Khi đốt cháy xăng

N

trong các động cơ, chất này thải vào không khí PbO là một oxit rất độc. Hằng năm người

Ơ

ta đã dùng hết 227,25 tấn Pb(C2H5)4 để pha vào xăng ( nay người ta không dùng nữa).

H

Khối lượng của PbO đã thải vào khí quyển với giá trị là bao nhiêu?

N

Bài 17: Hiđrocacbon Y có chứa 1 vòng benzen, số nguyên tử tạo phân tử không quá 30.

Khi cho A tác dụng với Cl2 (as) thìthu được duy nhất 1 sản phẩm monoclo, còn nếu cho

Y

A tác dụng với Br2/Fe, t0 thu được 1 sản phẩm monobrom duy nhất. A không làm mất

U

màu nước brom. Số chất thỏa mãn điều kiện của A là bao nhiêu?

Q

Bài 18: Từ cây đại hồi, người ta tách được chất hữu cơ Z dùng làm nguyên liệu cơ sở cho

M

việc sản xuất thuốc Tamiflu – dùng phòng chống cúm gia cầm hiện nay. Khi đốt cháy

KÈ

hoàn toàn Z thu được CO2 và hơi H2O theo tỉ lệ thể tích 7 : 5. Khi phân tích Z thấy có 49,97% oxi về khối lượng. Biết khối lượng phân tử của Z không vượt quá 200 đvC. Tìm công thức của Z.

ẠY

Bài 19: Ba hợp chất hữu cơ bền X, Y, Z có chứa C, H, O có phân tử khối lập thành một

D

cấp số cộng khi đốt cháy một lượng với tỉ lệ bất kỳ của X, Y, Z đều thu được khối lượng CO2 gấp 44/9 lần khối lượng H2O. X và Y tác dụng với Na với tỉ lệ tương ứng là 1 : 1 và 1 : 2. Cho 0,12 mol hỗn hợp cùng số mol của X, Y, Z tác dụng với lượng dư dung dịch

AgNO3 trong NH3, sau các phản ứng hoàn toàn ra đều tạo một sản phẩm hữu cơ duy nhất T trong dung dịch. Tính khối lượng của T.

85

Bài 20: Nung nóng hỗn hợp X gồm ba hidrocacbon có các công thức là CnH2n+2, CmH2m, Cn+m+1H2m (đều là hidrocacbon mạch hở và ở điều kiện thường đều là chất khí; n, m nguyên dương) và 0,1 mol H2 trong bình kín (xúc tác Ni). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp Y. Cho Y tác dụng với lượng dư dung dịch Br2 trong CCl4,

CO2 và0,5 mol H2O. Tìm a.

IC IA L

thấy có tối đa 24 gam Br2 phản ứng. Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn Y, thu được a mol Bài 21: Hai hợp chất hữu cơ A và B đều chứa C, H, O. Đốt cháy a gam từng chất đều cần 0,336 lít oxi (đktc) và đều cho 0,44 gam CO2, 0,27 gam nước.

FF

a) Xác định công thức cấu tạo của A và B. biết rằng tỉ khối hơi của A hoặc B đối với nitơ là1,643; chất A phản ứng với Na cho khí H2, B không phản ứng.

O

b) Xác định giá trị của a.

Bài 22: Cho m gam hỗn hợp gồm 3 ancol đơn chức A, B, C. Trong đó A và B là các

N

đồng đẳng kế tiếp, C làancol không no có 1 nối đôi. Chia hỗn hợp thành 3 phần bằng

Ơ

nhau. Phần 1 cho tác dụng với Na vừa đủ thu được 5,6 lí t H2(đktc). Phần 2 làmất màu

H

vừa đủ dung dịch cóchứa 16 gam brôm. Đốt cháy hoàn toàn phần 3 thì thu được 17,92 lí t

N

CO2(đktc). Xác định CTCT của 3 ancol vànhận biết 3 ancol đó riêng biệt bằng phương

U

(CH4O, C2H6O vàC3H6O)

Y

pháp hoáhọc.

Bài 23: Thínghiệm 1: Trộn 0,015 mol ancol no A với 0,02 mol ancol no B rồi cho hỗn

Q

hợp tác dụng với Na dư thu được 1,008 lí t H2(đktc).

M

Thínghiệm 2: Trộn 0,02 mol ancol A với 0,015 mol ancol B rồi cho hỗn hợp tác dụng

KÈ

hết với Na được 0,9952 lítkhíH2 (đktc).

Thínghiệm 3: Đốt cháy hoàn toàn một lượng hỗn hợp ancol như trong thí nghiệm 1 rồi cho tất cả sản phẩm cháy đi qua bình đựng CaO mới nung, dư thấy khối lượng bình tăng

ẠY

thêm 6,21 gam.

D

a) Tìm công thức phân tử, công thức cấu tạo vàgọi tên các ancol . b) Cho một lượng hỗn hợp ancol như ở thínghiệm 2 tham gia phản ứng este hoávới 6 gam axit axetic. Tính khối lượng mỗi este thu được giả sử phản ứng este hoácóhiệu suất là100%. (Đáp số: a: etilenglicol vàglixerol; b: 2,92 gam và3,27 gam.)

86

Bài 24: Hỗn hợp X chứa 2 hiđrocacbon là đồng đẳng liên tiếp có phân tử khối trung bình là 31,6. Cho 6,32 gam X lội qua 200 gam dung dịch (gồm nước và chất xúc tác thí ch hợp), thu được dung dịch Y và thấy thoát ra V lít hỗn hợp khí khô Z (đktc), tỉ khối của hỗn hợp Z so với H2 là 16,5. Biết rằng các phản ứng chỉ tạo ra sản phẩm chính và dung

IC IA L

dịch Y chứa anđehit có nồng độ 1,3046%. Tí nh V. Bài 25: Thủy phân hoàn toàn 0,74 gam một hỗn hợp este của hai axit cacboxylic đơn

chức cần 7 gam dung dịch KOH 8%. Khi đun nóng hỗn hợp các este trên với H 2SO4 80%

được khí X. Làm lạnh X, đưa về nhiệt độ thường và đem cân, sau đó cho khí lội từ từ qua 1

FF

dung dịch brom dư thì thấy khối lượng khí giảm , trong đó khối lượng riêng của khí gần 3

như không đổi. Xác định CTCT hai este.

O

Bài 26: Hỗn hợp lỏng gồm ancol etylic và hai hiđrocacbon đồng đẳng liên tiếp. Nếu cho

N

một nửa hỗn hợp trên bay hơi thì thu được thể tích hơi đúng bằng thể tích của 1,32 gam

Ơ

CO2 (đo cùng điều kiện). Khi đốt cháy một nửa hỗn hợp trên cần 6,552 lít O2 (đktc), sản phẩm thu được cho qua bình một đựng H2SO4 đặc dư, rồi qua bình hai đựng Ba(OH)2 dư

H

thì ở bình hai có 36,9375 gam kết tủa tách ra. Xác định CTPT của hai hiđrocacbon.

N

Bài 27: Cho m gam hỗn hợp X gồm hai ancol no, đơn chức, mạch hở, kế tiếp nhau trong

Y

dãy đồng đẳng tác dụng với CuO dư, nung nóng, thu được một hỗn hợp rắn Z và một hỗn

U

hợp hơi Y (có tỉ khối hơi so với H2 là13,75). Cho toàn bộ Y PƯ với một lượng dư dung

Q

dịch AgNO3 trong NH3 đun nóng, thu được 64,8 gam Ag. Xác định giá trị của m, biết các PƯ xảy ra hoàn toàn.

M

Bài 28: Khi cho isobutilen vào dung dịch H2SO4 60% đun nóng tới 800C, thu được hỗn

KÈ

hợp gọi tắt làdi-isobutilen gồm hai chất đồng phân A vàB. Hidro hóa hỗn hợp này được hợp chất C (isoctan). C làchất được dùng để đánh giá nhiên liệ lỏng. Viết cơ chế phản ứng để giải thí ch sự tạo thành A, B vàviết phương trình phản ứng tạo thành C từ A, B.

ẠY

Bài 29: Oxi hóa m gam hợp chất hữu cơ A bằng CuO rồi cho sản phẩm sinh ra gồm CO2

D

vàH2O lần lượt đi qua bình 1 đựng Mg(ClO4)2 và bình 2 đựng 2 lít Ca(OH)2 0,0225M thì thu được 2 gam kết tủa. Khối lượng bình 1 tăng 1,08 gam và khối lượng CuO giảm 3,2

gam, MA < 100. Oxi hóa mãnh liệt A, thu được hai hợp chất hữu cơ làCH3COOH và CH3COCOOH. a) Xác định công thức cấu tạo vàtên gọi của A b) Viết các dạng đồng phân hình học tương ứng của A. 87

c) Khi cho A tác dụng với Br2 theo tỉ lệ 1 : 1, thìtạo được những sản phẩm nào? Giải thí ch?

Bài 30: Hidrocacbon X cóphân tử khối bằng 128, không làm nhạt màu dung dịch Br2. X tác dụng với H2 (xúc tác Ni, t0) tạo các sản phẩm Y vàZ. Oxi hóa mãnh liệt Y tạo sản

IC IA L

phẩm làaxit o – phtalic, o – C6H4(COOH)2. a) Xác định cấu tạo vàgọi tên X, Y, Z.

b) Viết PƯ tạo ra sản phẩm chính, khi cho X lần lượt tác dụng với dung dịch HNO3 đặc

(xúc tác H2SO4 đặc) vàBr2 (xúc tác bột sắt). Biết ở mỗi phản ứng, tỉ lệ mol các chất tham

FF

gia phản ứng là1:1.

Bài 31: Một hợp chất A cótrong tự nhiên, chỉ chứa C, H, O vàcóthành phần nguyên tố

O

cấu tạo gồm: 63,2%C; 5,3% H; 31,5% O.

a) Xác định công thức nguyên vàcông thức phân tử A, biết MA=152

N

b) A tác dụng được với dung dịch NaOH trong nước, nhưng không tác dụng được với dung

Ơ

dịch NaHCO3 trong nước. A cóthể tạo được gương bạc với dung dịch Ag(NH3) 2 . Khi đun

H

nóng A với axit HI, chất hơi bốc ra được dẫn vào dung dịch AgNO3 trong ancol thấy tạo

Y

chất theo danh pháp hệ thống.

N

thành kết tủa AgI. Hãy viết bốn công thức cấu tạo cóthể cócủa hợp chất A. Gọi tên mỗi

U

Bài 32: Cho 4 hợp chất: ancol etylic, axit axetic, phenol và benzen lần lượt tác dụng với

Q

Na, NaOH (dung dịch), Na2CO3(dung dịch). Viết PTHH và so sánh tính linh động của nguyên tử H trong nhóm –OH (hidroxyl) của phân tử 4 hợp chất trên.

M

a) Dung dịch HCOOH có lẫn tạp chất HCHO. Bằng phương pháp hóa học hãy nhận biết

KÈ

sự có mặt của HCHO (các dụng cụ, hóa chất đều có đủ). b) Anđehit axetic có lẫn axit axetic. Nêu một phương pháp tinh chế anđehit axetic.

Dùng phương pháp hóa học hãy phân biệt các chất trong từng nhóm sau, viết PTHH các

ẠY

phản ứng xảy ra:

D

(1) Ancol etylic, anđehit axetic, phenol, axeton.

(2) Etanol, fomon, phenol, benzen.

(3) Fomalin, dung dịch etanal, propan -1-ol.

(4) Phenol, p-nitrobenzanđehit, axit benzoic Bài 33: Một hỗn hợp X gồm ba đồng phân A, B, C mạch hở có công thức chung là C3H6O. Khi cho một nửa X tác dụng với Na dư thì lượng tạo ra do A vừa đủ để bão hòa 88

B, C trong nửa còn lại. Biết rằng khối lượng của X là 34,8 gam và khi cho X tác dụng với dung dịch AgNO3 trong NH3 dư ta thu được 17,28 gam Ag kết tủa. Tìm công thức và khối lượng của mỗi chất A, B, C. Bài 34: Một hỗn hợp X gồm rượu etylic và phenol tác dụng với Na dư chi ra hỗn hợp hai

IC IA L

muối có tổng khối lượng là 25,2 gam. Cũng lượng hỗn hợp ấy tác dụng vừa đủ với 100ml dung dịch NaOH 1M. Tính số mol của chất trong hỗn hợp X và thể tích H 2 bay ra trong phản ứng giữa X và Na.

Bài 35: Để hiđro hoá một hidrocacbon A mạch hở không no thành no phải dùng một thể

FF

tí ch H2 gấp đôi thể tích hơi hiđrocabon đã dùng. Mặt khác đốt cháy một thể tích hơi hiđrocabon trên thu được 9 thể tích hỗn hợp CO2 và hơi nước (các thể tích đo ở cùng điều

O

kiện). Tìm công thức phân tử A.

Bài 36: Hiđrocacbon A chứa vòng benzen trong phân tử không có khả năng làm mất màu

N

dung dịch brom. Phần trăm khối lượng cacbon trong A là 90%. Khối lượng mol phân tử

Ơ

của A nhỏ hơn 160g. Biết khi tác dụng với brom theo tỉ lệ mol 1:1 trong điều kiện đun

H

nóng có bột sắt hoặc không có bột sắt. Mỗi trường hợp đều tạo một dẫn xuất monobrom

N

duy nhất. Xác định công thức A và gọi tên.

Bài 37: X là hỗn hợp gồm một axit đơn chất và một axit hai lần axit, không no (có một

Y

nối đôi). Số mol của mỗi axit trong hỗn hợp là như nhau. Đốt cháy hết a mol hỗn hợp X

U

được 2,5 a mol CO2. Tìm công thức phân tử của hai axit trên.

Q

Bài 38: Hợp chất A là C4H8O3 quang hoạt, tan tốt trong nước tạo thành dung dịch phản

M

ứng axit với giấy quỳ. Đun mạnh dung dịch, chất A tạo thành chất B C 4H6O2 không

KÈ

quang hoạt và tan vừa phải trong nước và cũng cho phản ứng axit với giấy quỳ. B phản ứng với KMnO4 mãnh liệt hơn A. Oxy hóa A bằng dung dịch H2CrO4 loãng sẽ thành chất lỏng bay hơi C C3H6O. C không phản ứng với KMnO4 nhưng cho phản ứng với I2 trong

ẠY

dung dịch kiềm. Viết CTCT các chất và phương trình phản ứng xảy ra. Các dữ kiện trên

D

đã đủ điều kiện để xác định cấu trúc của A chưa? Giải thích.

Bài 39: Hiđrocacbon X có trong tinh dầu thảo mộc. Khi cho X tác dụng với lượng dư axit HCl thu được sản phẩm duy nhất có chứa hai nguyên tử clo trong phân tử. Ozon phân X thu được hỗn hợp (CH3)2CH-CO-CH2CHO vàCH3-CO-CH2. a) Xác định công thức cấu tạo của X. Viết các PTPƯ xảy ra.

89

b) Hiđrocacbon Y cũng có cùng công thức phân tử với X. Khi ozon phân Y thu được Z có công thức phân tử là C10H16O2. Cho biết Z có cấu tạo đối xứng và có mạch cacbon không phân nhánh. Xác định công thức cấu tạo của Y và Z. Bài 40: Anken A có công thức phân tử là C6H12 có đồng phân hình học, tác dụng với

IC IA L

dung dịch Br2 cho hợp chất đibrom B. Cho B tác dụng với KOH trong ancol đun nóng thu được ankadien C và một ankin D. Khi C bị oxi hóa bởi dung dịch KMnO 4/H2SO4 và đun nóng thu được axit axetic và CO2. Xác định A, B, C, D và viết các PTPƯ. phân tí ch như sau: Tnc (0C)

%C

A

68,6

-141

85,63

B

67,9

-133

85,63

%H

14,34 14,34

N

O

ts (0C)

FF

Bài 41: A, B là hai hiđrocacbon được tách từ dầu mỏ có các tính chất vật lí và dữ liệu

A cũng như B làm mất màu nhanh chóng dung dịch KMnO4 và nước brom, khi ozzon

Ơ

phân cho sản phẩm giống nhau. Xác đinh cấu trúc của A, B.

H

Bài 42: Có một lượng andehit HCHO được chia làm hai phần bằng nhau, mỗi phần chứa

N

a mol HCHO.

Y

- Phần 1: Cho tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 thu được m gam Ag.

U

- Phần 2: Oxi hóa bằng oxi thành HCOOH với hiệu suất 40% thu đực dung dịch A. Cho giữa m và m’.

Q

A tác dụng với dung dịch với dung dịch AgNO3/NH3 thu được m’ gam Ag. Tính tỉ số

M

Bài 43: Trộn 10 ml hiđrocabon khí với một lượng O2 dư rồi làm nổ hỗn hợp này bằng tia

KÈ

lửa điện. Làm cho hơi nước ngưng tụ thì thể tích của hỗn hợp thu được sau phản ứng giảm đi 30 ml. Phần còn lại cho đi qua dung dịch KOH thì thể tích của hỗn hợp giảm 40ml. Tìm công thức phân tử của hiđrocacbon.

ẠY

Bài 44: Oxi hóa một rượu đơn chức A bằng O2 (có mặt chất xúc tác) thu được hỗn hợp X

D

gồm andehit, axit tương ứng, nước và rượu còn lại. Lấy m gam hỗn hợp X cho tác dụng vừa hết với Na ta thu được 8,96 lít H2 (đktc) và hỗn hợp Y, cho bay hơi Y thì còn lại 4,48 g chất rắn. Mặt khác lấy 4m gam hỗn hợp X cho tác dụng với soda dư cũng thu được 8,96 lí t khí ở đktc. Tính phần trăm số mol rượu đã bị oxi hóa thành axit và công thức phân tử

90

Bài 45: Chuyển hóa hoàn toàn 4,2g andehit A mạch hở bằng phản ứng tráng gương với dung dịch AgNO3/NH3 dư thu được hỗn hợp muối B. Nếu cho lượng Ag tạo thành tác dụng với HNO3 tạo ra 3,792 lí t khíNO2 (270C và 740mmHg). Tỉ khối hơi của A so với N2 < 4. Mặt khác, khi cho 4,2 gam A tác dụng với 0,5 mol H2 (Ni, t0C) thu được chất C

IC IA L

với hiệu suất 100%. Cho lượng chất C tan vào nước thu được dung dịch D. Cho 1/10 lượng dung dịch D tác dụng hết với Na làm thoát ra 12,04 lít H2 (đktc). Tìm công thức cấu tạo của A, khối lượng của hỗn hợp muối B (biết rằng các chất trong B đều có khả năng tác dụng với NaO tạo ra NH3) và tính nồng độ % của C trong dung dịch D.

FF

Bài 46: Oxi hóa hoàn toàn 0,42 gam chất hữu cơ X chỉ thu được khí cacbonic và hơi

nước mà khi dẫn toàn bộ vào bình chứa nước vôi trong lấy dư thì khối lượng bình tăng

O

thêm 1,68 gam, đồng thời xuất hiện 3 gam kết tủa. Mặt khác khi hóa hơi một lượng chất 2 5

N

X người ta thu được một thể tích vừa đúng thể tích của khí nitơ có khối lượng tương

Ơ

đương trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. Tìm công thức phân tử của X. Bài 47: Một hỗn hợp X gồm một axit cacboxylic no đơn chức A và axit acrylic. Thực

H

hiện hai thí nghiệm:

N

- Lấy 1,44 gam X đem đốt cháy hoàn toàn được 1,2096 lít CO2 đo ở đktc

Y

- Lấy 1,44 gam X đem hòa tan vào nước thành 100ml dung dịch Y, 10 ml dung dịch này

U

cần đúng 4,4 ml dung dịch NaOH 0,5M để trung hòa vừa đủ. Xác định công thức cấu tạo

Q

của A và tính phần trăm khối lượng của mỗi chất trong X. Bài 48: Cho 8 gam CaC2 lẫn 20% tạp chất trơ tác dụng với mước thu được một lượng khí

M

C2H2. Chia lượng khí này làm hai phần:

KÈ

- Phần 1: Cho tác dụng với AgNO3/NH3 dư thu được 9,6 gam kết tủa.

- Phần 2: Trộn với 0,24 gam H2 được hỗn hợp X, nung nóng hỗn hợp X với bột Ni thu được hỗn hợp Y. Chia Y thành hai phần bằng nhau:

ẠY

+ Phần a: Cho qua bình đựng brom dư còn lại 784 lít khí thoát ra (đktc)

D

+ Phần b: Cho qua dung dịch AgNO3/NH3 dư thu được m gam kết tủa biết phần

trăm số mol của C2H2 chuyển hóa thành C2H6 bằng 1,5 lần C2H2 chuyển thành C2H4.

Tính giá trị m.

Bài 49: Hỗn hợp X gồm hai ancol no, đơn chức, mạch hở kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng. Oxi hóa hoàn toàn 0,2 mol hỗn hợp X có khối lượng m gam bằng CuO ở nhiệt độ

91

thích hợp, thu được hỗn hợp sản phẩm hữu cơ Y. Cho Y tác dụng với một lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thu được 54 gam Ag. Tính giá trị m.

Bài 50: Chia hỗn hợp X gồm 2 anken kế tiếp thành 2 phần bằng nhau.

- Phần 1 dẫn qua bình đựng brom dư thấy khối lượng bình tăng 7 gam.

IC IA L

- Phần 2 cho tác dụng với nước thu được ancol B. Nếu ancol tác dụng với Na dư thì thu được 2,24 lít khí. Còn nếu oxi hoá thì thu đươc hỗn hợp gồm andehit và xeton với H=100%. Đem tráng Ag hỗn hợp này thì thu được 25,92 gam kết tủa.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

Tính phần trăm khối lượng từng chất trong hỗn hợp B?

92

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Kết luận Đối chiếu với mục đích và nhiệm vụ của đề tài, chúng tôi đã giải quyết được những vấn đề sau:

IC IA L

Nêu lên được những cơ sở lí luận về việc bồi dưỡng HSG; các phẩm chất, năng lực quan trọng cần có của HSG.

Nêu được khái niệm về BTHH, tác dụng và cách phân loại BTHH. Đưa ra được xu hướng xây dựng BTHH mới và những chú ý khi ra BT

FF

Khái niệm của HSG, mục tiêu dạy HSG, khái quát về bồi dưỡng HSG trên thế giới và Việt Nam

O

Nêu lên được những năng lực cần có và cần bồi dưỡng của học sính giỏi Khái quát hệ thống kiến thức cần nắm chuyên sâu Hóa học 11 phần hữu cơ và xây

N

dựng bài tập bồi dưỡng học sinh giỏi lớp 11 phần hữu cơ. Xây dựng bài tập theo các dạng

Ơ

cần thiết

H

Về phần thực nghiệm, đã không hoàn thành được nên không thể đánh giá chính

N

xác kết quả thu được Đề xuất

Y

Nên giới hạn và thông báo sớm các phần kiến thức trong đề thi mỗi năm

chuyên

Q

U

Nên có những chương trình mới, hệ thống mới thích hợp hơn với các đối tượng

M

Nên tổ chức các buổi giao lưu không những cho học sinh mà còn cho giáo viên để

KÈ

có thể chia sẻ, trao đổi, học hỏi lẫn nhau Cần phải đầu tư nhiều hơn cả vật chất lẫn tinh thần và quan trọng hơn hết là chất

lượng vào công cuộc bồi dưỡng “Hiền tài” của quốc gia

ẠY

Mặc dù còn gặp rất nhiếu vấn đề hạn chế nhưng tôi mong sẽ nhận được những

D

nhận xét, đánh giá và đóng góp chân thành để hoàn thiện luận văn này. Hy vọng rằng những kết quả của nghiên cứu này dù không phải là to lớn và chuẩn xác nhưng sẽ cũng đóng góp phần nào vào công cuộc bồi dưỡng “Hiền tài”, công cuộc trồng người cho đất nước

93

TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Duy Ái, Đỗ Đình Rãng (1998), Tư liệu giảng dạy hóa học 11, NXB Giáo dục.

Cao Cự Giác (2008), Phương pháp giải bài tập hóa học 11 – Tự luận và trắc nghiệm, tập

IC IA L

1, NXB Đại học Quốc gia TP HCM Cao Cự Giác (2008), Phương pháp giải bài tập hóa học 11 – Tự luận và trắc nghiệm, tập 2, NXB Đại học Quốc gia TP HCM.

Nguyễn Thanh Khuyến (1998), Phương pháp giải toán Hóa học hữu cơ, NXB Trẻ, TP

FF

HCM.

Nguyễn Duy Ái, Nguyễn Tinh Dung, Trần Thành Huế, Trần Quốc Sơn, Nguyễn Văn

O

Tòng (2000), Một số vấn đề chọn lọc của hóa học tập 1, 2, 3, NXB Giáo dục.

Đặng Đình Bạch (2002), Những vấn đề hóa học hữu cơ, NXB Khoa học và Kỹ thuật.

N

Vũ Ngọc Ban, Nguyễn Văn Đậu, Lê Kim Long, Từ Vọng Nghi, Lâm Ngọc Thiềm, Trần

Ơ

Văn Thạch (2008), Một số chuyên đề hóa học nâng cao THPT, NXB Giáo dục.

H

Nguyễn Xuân Trường (2007), 1430 câu hỏi trắc nghiệm hóa học 11, NXB ĐH Quốc gia

N

TP HCM.

Nguyễn Xuân Trường (Chủ biên), Từ Ngọc Ánh, Lê Chí Kiên, Lê Mậu Quyền (2007),

Y

Bài tập Hóa học 11, NXB Giáo dục.

2016

Q

U

Bộ Giáo dục và Đào tạo, Đề thi chọn đội tuyển Olympic quốc tế từ năm 2000 đến năm

M

Lê Văn Dũng (2001), Bồi dưỡng năng lực suy luận logic cho học sinh qua giảng dạy

KÈ

hóa học, Nghiên cứu giáo dục.

Bộ Giáo dục và Đào tạo (2006), Một số chuyên đề hóa học bồi dưỡng học sinh giỏi hệ THPT (Tài liệu dùng cho lớp bồi dưỡng giáo viên THPT chuyên - Hè 2006), Hà Nội.

ẠY

Lê Huy Bắc, Nguyễn Văn Tòng (1986), Bài tập hóa hữu cơ, NXB Giáo dục.

D

Huỳnh Bé (2007), Bài tập chuyên hóa hữu cơ, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.

Bộ Giáo dục và Đào tạo (2005), Một số chuyên đề hóa học bồi dưỡng học sinh giỏi hệ THPT (Tài liệu dùng cho lớp bồi dưỡng giáo viên THPT chuyên - Hè 2005), Hà Nội.

Nguyễn Văn Tòng (1995), Bài tập hóa hữu cơ, NXB ĐHQG Hà Nội.

94

PGS.TS. Nguyễn Xuân Trường – Ths. Quách Văn Long – ThS. Hoàng Thị Thúy Hương, Các chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học 11, NXB Đại học Quốc gia

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Hà Nội

95